上海地区绿色办公建筑使用者用能行为特征研究

张改景，王利珍，杨建荣 （上海市建筑科学研究院有限公司， 上海 201108）

绿色办公建筑是重要的公共建筑之一，也是能耗大户。绿色建筑使用者行为会影响建筑的能耗，深入了解其影响能源消费模式，有助于实现改善建筑能源的目标性能和减少温室气体排放建筑能耗。因此，对于绿色办公建筑使用者的用能特征进行分析，发现用能规律特征，找出建筑终端消费的特征，对于行为节能和需求者用能响应都具有重要意义。但当前鲜有对绿色办公建筑内的用能行为特征及其节能潜力的量化分析研究。

目前对建筑使用者的研究主要集中在居住建筑和高校建筑。近年来也有学者关注办公建筑用能行为研究，张剑[1]对广州两栋办公建筑内人员开展了开窗频率调研，研究发现建筑高度和朝向对开窗率产生影响。于新巧等[2]通过问卷调研的方法对北京、广州和深圳三地的办公建筑调研，总结了用能行为特征。虞洋等[3]通过对杭州某办公建筑的空调行为进行测试，提出了夏季空调开启率的预测模型。针对办公建筑用能行为相关研究，学者主要是针对一项或几项行为进行问卷或测试，还缺乏对绿色办公建筑的使用者用能行为调研和测试以及较为全面的研究。因此，本文以夏热冬冷地区上海绿色办公建筑为例，对使用者的用能行为进行问卷调研和测试，分析绿色办公建筑使用者的用能行为特征；并运用 K- 均值聚类分析方法，分析了绿色办公建筑内长期工作者的用能行为特征。该特征分析将为绿色办公建筑的用能管理政策的制定和绿色办公建筑的能耗预测等提供数据支持。

1 研究方法

本研究采用使用者问卷和室内环境测试的方法分析建筑内使用者的用能行为特征。

1.1 问卷调研

选取夏热冬冷地区—上海，对绿色办公建筑使用者行为进行问卷调研，调研内容包括人员的性别、年龄段、所在办公室类型。问卷包括了使用者使用主要耗能设备的习惯，如空调、照明灯具和办公设备等。

1.2 室内环境测试

选取绿色办公建筑的标准层，在人员工位的桌面上安装了室内环境的实时监测仪，进行夏季、冬季和过渡季的室内环境实时监测。监测内容包括热湿环境、光环境、声环境和空气品质参数,通过监测数据内分析挖掘，以照度数据为主参考其他环境参数，来剖析建筑使用者的行为模式。

2 研究结果分析

2.1 绿色办公建筑人员的使用习惯

2.1.1 使用者情况

课题组对建筑内使用者行为模式开展问卷调研。问卷共设置 24 个大类、61 个小类的问题，其中连续变量 9 个，分类变量 52 个。在上海总计收到问卷约 241 份，通过信度、效度两个指标，对调研结果的科学合理性进行了评价，确认可满足研究需求。问卷人员年龄、性别分布和使用者所在办公室类型分布见图 1。使用者的男女比例基本为 1∶1，被调研者以 18～28 岁居多，占比为 50.4%；其次是 29～39 岁，约29.3%。使用者所处的办公类型分布较为合理，以封闭式公共办公室为主，占比为 29.3%，其次为封闭式私人办公室和开放式公共办公室或格子间，比例分别为 16.1%、8.7%。

图 1 问卷人员特征

2.1.2 问卷调研结果

（1）空调。通过问卷询问了人员在夏季和冬季进入办公区和离开办公区时使用空调的行为习惯。图 2 反映了上海地区的使用者进入办公室和离开办公室时的开关空调的行为模式。由图 2 可知，上海在制冷季和采暖季一进办公室就开的行为比例约 50%，下班时关闭的比例在 53% 左右。

（2）照明。通过问卷询问了人员在进入办公区和离开办公区时开关照明灯具的行为习惯。图 3 反映了上海地区的使用者对于照明灯具的开关行为习惯。从图 3 可知，在照明行为中，上海地区一直开着照明的比例为 65.1%，上海地区使用者室外光线充足时关、暂时离开办公室时关闭照明的比例分别为 15.6%、8.7%。

（3）办公设备。图 4 反映了上海地区的使用者进入办公室和离开办公室时的办公室电脑的开关行为模式。上海地区的使用者在使用办公电脑方面上班工作时开启和下班时关闭的比例分别为 73.6%、68.1%。

图 2 空调使用特征

图 3 照明行为模式对比

图 4 办公电脑行为模式对比

2.2 绿色办公建筑内使用者工作环境测试

在上海地区选取了绿色办公建筑案例的室内标准层，安装了室内环境长期监测仪。仪器可以监测室内环境温湿度、CO2、PM2.5和照度及在夏季、冬季和过渡季的办公区照度数据。选取布置在办公区远离窗户的测点结果，获得空间照度数据结果。根据照明开启和关闭时间，由此可从照度监测数据中近似得到人员的上班和下班时间规律。

2.2.1 照度

通过对上海地区 6 栋绿色办公建筑的室内照度监测数据进行收集和处理，可以得到如图 5 所示的绿色办公建筑工作日的照度曲线图。

图 5 绿色办公建筑照度曲线图

由图 5 可知，6 栋建筑的上班时间较规律，上午 8:00左右打开照明灯具开始上班。建筑工作日照明的关闭时间不同，下午 18:00 正常下班关闭照明，有的建筑到晚上20:00、22:00 和 24:00 关闭照明，有的建筑有中午离开办公室关闭照明灯具的习惯。由图 5 绿色办公建筑的照度曲线可以看出，照明灯具的开关可以分析使用者上下班的工作时间。

2.2.2 工作时间

选择布置在建筑室内内区的照度测点，以减少天然采光对照度的影响。根据照度实时监测结果和数据特征，依据公式（1）对每个工作日照度数据进行统计和处理，得到 6 栋建筑工作日的照明灯具的开启时刻和关闭时刻结果。

进一步分析这 6 栋建筑早上照明开启时刻和下午照明关闭时刻，可以获得详细图如图 6 所示，获得下班时间区间的分布密集程度。

图 6 照明开启和关闭的时间规律

如图 6 所示，由（a）和（c）可知这些建筑的上班时间集中在 7：00～9：30，6 栋建筑的早上上班时间平均值为8:10；由（b）和（d）可知这些建筑的下班时间比较分散，存在加班现象，初步分析加班时间主要在两个时间段（18:43,21:50）（ 21:50,0:57）。

对上海 6 栋建筑的下班时刻数据分别进行箱线图分析，得到结果如图 7 所示。

图 7 上海 6 栋绿色办公建筑的下班时间段分布

对 6 栋建筑的下班时间用 SPSS 软件进行 K-均值聚类分析，下班时间统计结果见表 1 。

表 1 各建筑人员下班时间聚类结果

从表 1 统计结果可以看出，不同建筑具有不同的照明开关习惯和人员工作模式。建筑人员作息可分为 3 类，其中绿色办公建筑 3 和建筑 2 加班情况较少，建筑 4 下班时间较晚，存在 21:00 和 0:05 两个加班时间点，建筑 5 和建筑 6 还有部分人员加班到 0:00 左右。正常下班时间介于17:00～19:00 之间，加班时间则在 19:40～0:30，可以分为21:30 和 0:00 两种加班模式。该结果对于建筑能耗预测和建筑末端用电模式分析都有借鉴意义。对于建筑的能耗模拟也可以提供更实际的人员作息时间表。

3 结 语

通过问卷调研和室内测试的方法开展了使用者用能行为特征研究。为分析绿色办公建筑使用者用能行为特征，对夏热冬冷地区上海的绿色办公建筑使用者开展了问卷调研，获取了使用者关于空调、照明和办公设备的使用习惯。进一步对上海地区 6 栋绿色办公建筑的室内环境进行照度测试，采用 K- 均值聚类分析方法，获得上海地区使用者的加班模式。本文使用者用能行为特征分析将为绿色办公建筑的用能管理政策的制定和绿色办公建筑的能耗预测等都提供支持。