隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高和采暖空調(diào)的越來越普及，住宅建筑能耗占總建筑能耗的比例呈逐年上升趨勢，采暖空調(diào)能耗也越來越高，特別是經(jīng)濟發(fā)達的上海地區(qū)，每100戶居民的空調(diào)擁有率已超過100臺以上。因此，其住宅建筑的采暖空調(diào)能耗研究對住宅建筑的節(jié)能尤顯重要。與其它建筑類型不同，住宅建筑采暖空調(diào)能耗除受建筑物如圍護結(jié)構(gòu)熱工性能、建筑體形系數(shù)、窗墻面積比等建筑參數(shù)和氣候因素的影響外，還受室內(nèi)居住人員行為方式的影響。人的行為方式具有不確定性，從而給住宅建筑采暖空調(diào)能耗的研究帶來很大困難[1]。對于室內(nèi)居住人員的行為方式，目前還沒有一個統(tǒng)一的規(guī)律來描述。2003年7月，筆者與上海市建筑科學(xué)研究院合作，在上海開展了一次針對室內(nèi)人員行為模式的調(diào)研，根據(jù)調(diào)研的結(jié)果和相關(guān)研究，確定了兩種不同的計算模式，主要內(nèi)容包括：
●空調(diào)運行模式主要是指空調(diào)溫度設(shè)定及啟停時間
●通風(fēng)模式主要是指室內(nèi)自然通風(fēng)量及時間
●室內(nèi)發(fā)熱量模式主要是指人員、燈光、設(shè)備的發(fā)熱量及作息
在兩種不同計算模式下，本文對上海地區(qū)同一住宅建筑能耗進行模擬，從而分析計算模式對住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的影響，以獲得能正確反映上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的模擬計算條件。
1 建筑模型
以上海地區(qū)某住宅為計算對象，該住宅共8層，一層為商場，2層以上為住宅，一層商場層高3.6 m，住宅層高2.8 m。該住宅有兩種戶型：三室一廳一廚一衛(wèi)，建筑面積89.99 m2；二室一廳一廚一衛(wèi)，建筑面積69.86 m2。其建筑圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2 計算模式
在兩種計算模式中，氣象數(shù)據(jù)均采用清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系開發(fā)的逐時氣象數(shù)據(jù)生成軟件Medpha產(chǎn)生的全年逐時氣象數(shù)據(jù)。其原理是基于中國國家氣象局對193個城市20年的實測數(shù)據(jù)，通過隨機算法模擬計算生成包括全年8760小時的逐時干球溫度、濕球溫度、含濕量、水平面總輻射強度和水平面散射輻射強度等的氣象參數(shù)。
2.1 計算模式1
依據(jù)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定確定的計算模式如下：
（1）內(nèi)部熱擾：室內(nèi)照明，0.0141kWh/m2.d；室內(nèi)人員、設(shè)備等，4.3 W/m2。
（2）溫度設(shè)定： 18~26℃
（3）通風(fēng)模式：換氣次數(shù)1次/h
（4）空調(diào)開啟模式：全開
（5）空調(diào)額定能效比取2.3，采暖額定能效比取1.9
（6）廚房、衛(wèi)生間和樓梯間均不空調(diào)。
2.2 計算模式2
依據(jù)上海地區(qū)96戶住戶調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及清華大學(xué)簡毅文博士的研究成果[3]，確定的計算模式為：
（1）內(nèi)部熱擾：人員按主臥室、次臥室、客廳、廚房、洗手間，分別給出其逐時人數(shù)；燈光、設(shè)備按臥室、客廳、廚房、洗手間給出其逐時平米指標(biāo)。
（2）空調(diào)控制溫度設(shè)定： 18~26℃
（3）容忍溫度（開啟空調(diào)溫度）設(shè)定：16~29℃
（4）通風(fēng)模式：換氣次數(shù)0.5~10次/h（可變通風(fēng)）
（5）空調(diào)開啟模式：
客廳：工作日18：00-24：00開周末8：00-24：00開
臥室：工作日22：00-次日7：00開周末全開
（6）空調(diào)額定能效比取2.3，采暖額定能效比取1.9
（7）廚房、衛(wèi)生間和樓梯間均不空調(diào)。
其中，容忍溫度是指需要啟動空調(diào)時房間的溫度，空調(diào)控制溫度是指開啟空調(diào)后房間的控制溫度；可變通風(fēng)指當(dāng)夏季外溫較低時，通過增加通風(fēng)量而非開啟空調(diào)來達到降溫目的，這反映了居民根據(jù)外溫情況，通過開關(guān)窗自主調(diào)節(jié)自然通風(fēng)量的行為。
3 調(diào)研結(jié)果處理
在調(diào)研中，要求調(diào)研對象提供逐月的電費數(shù)據(jù)，依據(jù)返回的96份調(diào)研問卷，排除數(shù)據(jù)不詳及單冷空調(diào)住戶，對56戶住戶進行統(tǒng)計分析?？紤]到上海地區(qū)的實際情況，每戶取4月份的電費為非采暖空調(diào)期的月基礎(chǔ)電費，5月、6月、7月、8月、9月、10月的累計電費與其總基礎(chǔ)電費的差為夏季空調(diào)電費；11月、12月、1月、2月、3月的累計電費與其總基礎(chǔ)電費的差為冬季采暖電費。不同建筑面積的夏季空調(diào)平均電費與冬季采暖平均電費如表2。在此基礎(chǔ)上采用加權(quán)平均，計算出夏季空調(diào)平均電費2.80元/m2,冬季采暖平均電費2.11元/m2.
4 模擬結(jié)果與調(diào)研結(jié)果比較
在兩種計算模式下，采用建筑熱環(huán)境模擬工具DeST進行模擬計算，其計算結(jié)果與調(diào)研電耗的比較如表3和圖2。
表3 模擬計算結(jié)果與調(diào)研電耗數(shù)據(jù)比較
建筑面積（79.9 m2）計算模式1計算模式2調(diào)研數(shù)據(jù)
累計采暖耗電量（kW.h）1106296
采暖費（元/m2）6.231.692.11
累計空調(diào)耗電量（kW.h）2113538
空調(diào)費（元/m2）11.903.032.80
注：采暖費=累計采暖耗電量*0.45/建筑面積；空調(diào)費=累計空調(diào)耗電量*0.45/建筑面積
0.45元/kWh為上海折合電價。（22：00~6：00為0.3元/ kWh，其余時間為0.61元/ kWh）
計算結(jié)果表明，根據(jù)計算模式1計算得出的空調(diào)費較調(diào)研數(shù)據(jù)高325%，采暖費較調(diào)研數(shù)據(jù)高195%；根據(jù)計算模式2得出的空調(diào)費較調(diào)研數(shù)據(jù)高8.2%，采暖費較調(diào)研數(shù)據(jù)低19.9%。在計算采暖費時，采暖額定能效比均取1.9。而調(diào)查結(jié)果顯示，有22.9%的住戶既用空調(diào)采暖，又用電暖氣取暖，電暖器的能效比小于1.9，所以調(diào)研得來的采暖耗電量較計算值偏大。
兩種計算模式的模擬結(jié)果與56戶住戶的實際電費比較如圖3所示。由圖看出，計算模式1的結(jié)果偏離實際太遠，而計算模式2的結(jié)果處于各戶數(shù)據(jù)的中間。
從計算結(jié)果來看，計算模式2的計算值較計算模式1的計算值與調(diào)研數(shù)據(jù)更接近。
5 兩種計算模式的比較
由模擬結(jié)果可以看出，在住宅能耗的計算中，采取兩種計算模式進行模擬會產(chǎn)生很大差異，因此需要加以認(rèn)真的分析比較。
兩種計算模式的主要不同點在于對室內(nèi)居住人員行為方式的描述上，如表4所示。
從調(diào)查結(jié)果來看，有89.6%的住戶將夏季空調(diào)控制溫度設(shè)定在24~28℃范圍內(nèi)，有68.5%的住戶將冬季空調(diào)控制溫度設(shè)定在16~20℃范圍內(nèi)；有69.7%的住戶當(dāng)夏季感到很熱時才開啟空調(diào)，有80.5%的住戶當(dāng)冬季感到很冷時才開啟供暖設(shè)備，很少有住戶在18~26℃范圍內(nèi)開啟空調(diào)或供暖設(shè)備的；況且人們習(xí)慣于人在時開空調(diào)，人走時關(guān)空調(diào)，其空調(diào)運行不可能是連續(xù)式的，而是間歇式的。對于處于夏熱冬冷地區(qū)的上海，夏季夜間有開窗通風(fēng)的習(xí)慣（有72.5%的住戶有此習(xí)慣），只有空調(diào)開啟時才關(guān)窗。所以，其通風(fēng)量大小也應(yīng)是變化的。再者，房間的功能不同，其人員、設(shè)備、燈光的發(fā)熱量及作息會有很大差別，按各功能房間分別給出其逐時值也是有必要的。
從居民的生活習(xí)慣來看，計算模式2顯然更為合理，因此，在計算上海地區(qū)住宅能耗時，應(yīng)該采用計算模式2。
6 結(jié)論
研究結(jié)果表明，計算模式的不同對住宅建筑采暖空調(diào)能耗的模擬結(jié)果影響非常大，確定能夠反映真實情況的模擬計算條件對住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的評價是至關(guān)重要的。本文依據(jù)上海地區(qū)住宅建筑熱狀況的調(diào)查數(shù)據(jù)確定的計算模式能較為真實地描述室內(nèi)居住人員的行為方式，用此計算模式進行模擬計算能正確反映上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)能耗的大小，可用于上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)的能耗分析與評價，并正確指導(dǎo)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計。
●空調(diào)運行模式主要是指空調(diào)溫度設(shè)定及啟停時間
●通風(fēng)模式主要是指室內(nèi)自然通風(fēng)量及時間
●室內(nèi)發(fā)熱量模式主要是指人員、燈光、設(shè)備的發(fā)熱量及作息
在兩種不同計算模式下，本文對上海地區(qū)同一住宅建筑能耗進行模擬，從而分析計算模式對住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的影響，以獲得能正確反映上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的模擬計算條件。
1 建筑模型
以上海地區(qū)某住宅為計算對象，該住宅共8層，一層為商場，2層以上為住宅，一層商場層高3.6 m，住宅層高2.8 m。該住宅有兩種戶型：三室一廳一廚一衛(wèi)，建筑面積89.99 m2；二室一廳一廚一衛(wèi)，建筑面積69.86 m2。其建筑圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)。
2 計算模式
在兩種計算模式中，氣象數(shù)據(jù)均采用清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系開發(fā)的逐時氣象數(shù)據(jù)生成軟件Medpha產(chǎn)生的全年逐時氣象數(shù)據(jù)。其原理是基于中國國家氣象局對193個城市20年的實測數(shù)據(jù)，通過隨機算法模擬計算生成包括全年8760小時的逐時干球溫度、濕球溫度、含濕量、水平面總輻射強度和水平面散射輻射強度等的氣象參數(shù)。
2.1 計算模式1
依據(jù)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定確定的計算模式如下：
（1）內(nèi)部熱擾：室內(nèi)照明，0.0141kWh/m2.d；室內(nèi)人員、設(shè)備等，4.3 W/m2。
（2）溫度設(shè)定： 18~26℃
（3）通風(fēng)模式：換氣次數(shù)1次/h
（4）空調(diào)開啟模式：全開
（5）空調(diào)額定能效比取2.3，采暖額定能效比取1.9
（6）廚房、衛(wèi)生間和樓梯間均不空調(diào)。
2.2 計算模式2
依據(jù)上海地區(qū)96戶住戶調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及清華大學(xué)簡毅文博士的研究成果[3]，確定的計算模式為：
（1）內(nèi)部熱擾：人員按主臥室、次臥室、客廳、廚房、洗手間，分別給出其逐時人數(shù)；燈光、設(shè)備按臥室、客廳、廚房、洗手間給出其逐時平米指標(biāo)。
（2）空調(diào)控制溫度設(shè)定： 18~26℃
（3）容忍溫度（開啟空調(diào)溫度）設(shè)定：16~29℃
（4）通風(fēng)模式：換氣次數(shù)0.5~10次/h（可變通風(fēng)）
（5）空調(diào)開啟模式：
客廳：工作日18：00-24：00開周末8：00-24：00開
臥室：工作日22：00-次日7：00開周末全開
（6）空調(diào)額定能效比取2.3，采暖額定能效比取1.9
（7）廚房、衛(wèi)生間和樓梯間均不空調(diào)。
其中，容忍溫度是指需要啟動空調(diào)時房間的溫度，空調(diào)控制溫度是指開啟空調(diào)后房間的控制溫度；可變通風(fēng)指當(dāng)夏季外溫較低時，通過增加通風(fēng)量而非開啟空調(diào)來達到降溫目的，這反映了居民根據(jù)外溫情況，通過開關(guān)窗自主調(diào)節(jié)自然通風(fēng)量的行為。
3 調(diào)研結(jié)果處理
在調(diào)研中，要求調(diào)研對象提供逐月的電費數(shù)據(jù)，依據(jù)返回的96份調(diào)研問卷，排除數(shù)據(jù)不詳及單冷空調(diào)住戶，對56戶住戶進行統(tǒng)計分析?？紤]到上海地區(qū)的實際情況，每戶取4月份的電費為非采暖空調(diào)期的月基礎(chǔ)電費，5月、6月、7月、8月、9月、10月的累計電費與其總基礎(chǔ)電費的差為夏季空調(diào)電費；11月、12月、1月、2月、3月的累計電費與其總基礎(chǔ)電費的差為冬季采暖電費。不同建筑面積的夏季空調(diào)平均電費與冬季采暖平均電費如表2。在此基礎(chǔ)上采用加權(quán)平均，計算出夏季空調(diào)平均電費2.80元/m2,冬季采暖平均電費2.11元/m2.
4 模擬結(jié)果與調(diào)研結(jié)果比較
在兩種計算模式下，采用建筑熱環(huán)境模擬工具DeST進行模擬計算，其計算結(jié)果與調(diào)研電耗的比較如表3和圖2。
表3 模擬計算結(jié)果與調(diào)研電耗數(shù)據(jù)比較
建筑面積（79.9 m2）計算模式1計算模式2調(diào)研數(shù)據(jù)
累計采暖耗電量（kW.h）1106296
采暖費（元/m2）6.231.692.11
累計空調(diào)耗電量（kW.h）2113538
空調(diào)費（元/m2）11.903.032.80
注：采暖費=累計采暖耗電量*0.45/建筑面積；空調(diào)費=累計空調(diào)耗電量*0.45/建筑面積
0.45元/kWh為上海折合電價。（22：00~6：00為0.3元/ kWh，其余時間為0.61元/ kWh）
計算結(jié)果表明，根據(jù)計算模式1計算得出的空調(diào)費較調(diào)研數(shù)據(jù)高325%，采暖費較調(diào)研數(shù)據(jù)高195%；根據(jù)計算模式2得出的空調(diào)費較調(diào)研數(shù)據(jù)高8.2%，采暖費較調(diào)研數(shù)據(jù)低19.9%。在計算采暖費時，采暖額定能效比均取1.9。而調(diào)查結(jié)果顯示，有22.9%的住戶既用空調(diào)采暖，又用電暖氣取暖，電暖器的能效比小于1.9，所以調(diào)研得來的采暖耗電量較計算值偏大。
兩種計算模式的模擬結(jié)果與56戶住戶的實際電費比較如圖3所示。由圖看出，計算模式1的結(jié)果偏離實際太遠，而計算模式2的結(jié)果處于各戶數(shù)據(jù)的中間。
從計算結(jié)果來看，計算模式2的計算值較計算模式1的計算值與調(diào)研數(shù)據(jù)更接近。
5 兩種計算模式的比較
由模擬結(jié)果可以看出，在住宅能耗的計算中，采取兩種計算模式進行模擬會產(chǎn)生很大差異，因此需要加以認(rèn)真的分析比較。
兩種計算模式的主要不同點在于對室內(nèi)居住人員行為方式的描述上，如表4所示。
從調(diào)查結(jié)果來看，有89.6%的住戶將夏季空調(diào)控制溫度設(shè)定在24~28℃范圍內(nèi)，有68.5%的住戶將冬季空調(diào)控制溫度設(shè)定在16~20℃范圍內(nèi)；有69.7%的住戶當(dāng)夏季感到很熱時才開啟空調(diào)，有80.5%的住戶當(dāng)冬季感到很冷時才開啟供暖設(shè)備，很少有住戶在18~26℃范圍內(nèi)開啟空調(diào)或供暖設(shè)備的；況且人們習(xí)慣于人在時開空調(diào)，人走時關(guān)空調(diào)，其空調(diào)運行不可能是連續(xù)式的，而是間歇式的。對于處于夏熱冬冷地區(qū)的上海，夏季夜間有開窗通風(fēng)的習(xí)慣（有72.5%的住戶有此習(xí)慣），只有空調(diào)開啟時才關(guān)窗。所以，其通風(fēng)量大小也應(yīng)是變化的。再者，房間的功能不同，其人員、設(shè)備、燈光的發(fā)熱量及作息會有很大差別，按各功能房間分別給出其逐時值也是有必要的。
從居民的生活習(xí)慣來看，計算模式2顯然更為合理，因此，在計算上海地區(qū)住宅能耗時，應(yīng)該采用計算模式2。
6 結(jié)論
研究結(jié)果表明，計算模式的不同對住宅建筑采暖空調(diào)能耗的模擬結(jié)果影響非常大，確定能夠反映真實情況的模擬計算條件對住宅建筑采暖空調(diào)能耗大小的評價是至關(guān)重要的。本文依據(jù)上海地區(qū)住宅建筑熱狀況的調(diào)查數(shù)據(jù)確定的計算模式能較為真實地描述室內(nèi)居住人員的行為方式，用此計算模式進行模擬計算能正確反映上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)能耗的大小，可用于上海地區(qū)住宅建筑采暖空調(diào)的能耗分析與評價，并正確指導(dǎo)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計。