浙江省农户用能行为对农宅能耗影响的调查研究

申绘芳,季荣涛,周宇飞

(浙江农林大学土木工程系,浙江 杭州 311300)

浙江省位于长江中下游地区,最为显著的气候特点是：季风显著,四季分明,雨热季节变化同步。该地区夏季气候炎热、高温湿热,冬季雨雪连绵、潮湿寒冷,是典型的夏热冬冷地区。其能源结构、供暖形式以及人的行为模式与北方地区不同。若人们仅依靠冬季关闭门窗或夏季开窗自然通风等方式来调控居住环境,远不能达到热舒适的要求[1]。

近些年来随着乡镇人们生活水平的提高,为了解决该地区住宅冬夏两季室内热舒适的问题,乡镇居民纷纷采取冬季取暖和夏季空调等措施,从而导致农村居住建筑能耗显著持续地增长。而人对取暖、制冷等设备的温度设置和运行时间的控制,都是人的用能行为,对这些家用电器设备的用能将产生巨大的影响[2]。同时,笔者所在的课题组在前期的研究中发现“在浙江省新农村建设中农宅的全生命周期各阶段所消耗能耗所占比重各不同,其中在建筑运行维护及更新阶段所消耗的能耗最多,为62%”[3],而在建筑运行维护及更新阶段所消耗的能耗大都为不同人的用能行为所引起的。因此,人的用能行为是影响农宅能耗的重要因素之一。

笔者所在的课题组将浙江省不同区域的农宅作为相对独立的统计对象,从不同区域农宅用能现状及能耗影响因素入手,分析不同用能行为模式对农宅的能耗影响,继而对其进行深入分析,提炼出典型的用能行为模式,从而对新农村住宅节能设计及改造提供有效的依据。

1 调查方法

2016年7月至2018年8月期间,课题组选取浙江的温州、台州、杭州、湖州、嘉兴、绍兴、宁波等部分村镇开展了数据调研,在各个村镇中,课题组采取实地入户走访和问卷调查的形式,除了对用户基本情况调研外,还考虑对冬季和夏季这两个使用耗电较多季节的用户用能行为进行了调研,以期获得影响建筑能耗的人的用能行为这一因素的相关数据,并进行相关的分析研究。

问卷调查的主要内容有家庭的基本信息、农宅的建筑信息、家庭的用能信息以及用户的用能生活方式,包括：冬季采暖设备的使用，夏季降温设备的使用，用户通风习惯等情况。

2 调查结果与分析

2.1 常住人口

调研的农户中约有一半以上的家庭常住人口数为5～6人,这比较符合中国农村家庭的居住习惯,喜欢三代同堂或两代同堂,年轻夫妻独立分户居住比例较小,见表1。

表1 浙江地区农宅常住人口调查结果

2.2 建筑的基本信息

调研的农宅类型以独栋为主,建成于1990年以后,其中建筑年代在2010年代的约占58.82%,2000年代的约占29.42%,由于大部分的农宅建成年代在2000年以后,受当时的建筑材料及建造技术的影响,砖混结构和框架结构在农宅结构中使用较普遍,砖混结构农宅最多,约占84.6%[4]。

调研的农宅建筑面积大多在200 m2以上,户型结构中以三室二厅居多,约占30.36%；其次为五室二厅的结构,约占25.89%(表2),这也直接影响农户家庭安装空调设备的数量,大多数的家庭安装空调设备数量为3～5台。

表2 浙江地区农宅户型结构分布调查结果

2.3 夏季降温情况分析

由于调研村镇位于夏热冬冷地区的平原区,夏季的气候特点是气温高、降水多、光照强、空气湿润,7—8月的平均气温为29.5 ℃～36.5 ℃[5],故大部分时候大多数的农户采用开窗通风或使用风扇降温,只有在室外气温超过35℃及以上才考虑使用空调制冷降温,使用时间也较长,故需要将夏季的制冷降温能耗考虑在浙江省村镇住宅用能需求中。

在整个夏季降温期中,有47%的农户在7月开始使用降温设备,有82%的农户在9月前结束使用降温设备,常用的降温设备为电风扇和电空调,其中在使用电空调的住户中,约有75%的农户电空调使用的时长为2～8 h/d,不过电空调的使用不是一直不间断地开启的,有近50%的农户表示“感觉热了开,过一会室内凉快了就关”,具体调查结果见表3～5。

表3 浙江地区农宅夏季降温设备使用时间调查结果

表4 浙江地区农宅夏季降温设备使用调查结果

表5 浙江地区农宅夏季电空调使用时长调查结果

夏季天气炎热,一般中午室外温度较高,早上和夜晚温度较低。按理来说一般会选择在中午的时候开空调,但是在农村地区,在白天家中的大部分人都需要外出劳作,在家的人少,只有到了晚上晚饭后或者睡觉前才会开启空调,所以大部分的空调开启时间在2～8 h之间。

同时,在调查中发现,所有的农户都有良好的开窗通风习惯,其中,约76%的农户会在白天开窗,44%的农户会在晚上也开窗,见表6。究其原因,这符合夏季农户电空调使用的行为习惯,电空调一般在夜间或者傍晚开启,这时人们会关上窗户以便于达到更好的制冷降温效果,同时,在其他不需开电空调的房间,农户会选择开窗通风。等到白天的时候,大多数农户外出,则选择开窗通风的方式降低室内温度。

表6 浙江地区农户开窗通风习惯调查结果

2.4 冬季采暖情况分析

浙江省的平原区冬季主要受制于北方冷空气团的影响,气候特点是晴冷少雨、空气干燥,全省冬季平均气温为3 ℃～9 ℃[5]。居民在室内主要穿棉服与羽绒服,说明由于经济和生活习惯的影响,农户室内热环境偏冷。由于白天室内人数大多低于2人,所以大多数农户不考虑采暖措施。在夜晚室外平均温度低于5 ℃及以下,大多数农户才使用相应的采暖措施。在调查中发现约有67%的住户(75户)在冬季采暖期中使用了采暖设备,其中,约有47%的农户在1月开始使用电采暖设备,约有53%的农户在2月结束使用采暖设备,主要采暖手段以薪柴、煤炉、电取暖器、电空调、电热毯、电油汀为主,见表7、表8。经济水平一般的家庭会采用薪柴或煤炉和电取暖器、电油汀联合供暖,经济水平高的家庭出于清洁性和便利性考虑,在主要使用房间如卧室、客厅等使用空调、电取暖器、油汀等取暖,部分经济水平较高的家庭采用地暖取暖。

表7 浙江地区农宅冬季采暖设备使用时间调查结果

表8 浙江地区农宅冬季电采暖设备使用调查结果

2.5 典型性农户全年用电量分析

根据以上调查数据,课题组选择了一典型性农户(特征是家庭常住人口为5～6人,住宅户型为三室两厅,夏季在7—8月使用电空调降温,空调开启2～4 h/d,冬季在1—2月使用电取暖设备),进行了全年的家庭用电量调查及统计,结果显示夏季的用电量占了全年用电量的43.71%,冬季的用电量占了全年用电量的29.15%。究其原因,相比夏季的降温期,冬季的采暖期较短,所使用的高功率的电采暖设备使用频率也较低,故在浙江省农宅的使用能源消耗中,冬季的能耗将远远低于夏季,在考虑节能减排的措施时,主要以夏季的节能减排为主。

2.6 农户用能行为与农宅建筑能耗的相关性分析

通过以上调查,筛选出典型的农户用能行为参数,进行与农宅建筑能耗相关性的分析,相关性结果见表9。

从表9可以看出,各用能行为参数与农宅建筑能耗的相关程度不同,同时结合相关系数R的大小、 符号及显著性水平P(P<0.05)可知: 夏季降温期时长、 空调开启时长和开窗通风时长这3个参

表9 农户用能行为参数与农宅建筑能耗的相关性结果

数与农宅建筑能耗有显著的正相关关系,而冬季采暖期时长和取暖设备使用时长相比较则与农宅建筑能耗的相关性较弱,这也与以上结论相吻合。这说明夏季的浙江高温潮湿,大多数的农宅只能依靠电空调来降温除湿,电空调的使用行为将显著地影响农宅建筑能耗;而冬季的采暖期,除了可以使用电空调之外,还有很多其他较小功率的取暖设备或薪柴可供选择,故冬季取暖设备的使用行为对农宅建筑能耗影响较小。

3 结 语

通过以上的实地调查数据分析,总结出浙江省农宅建筑用能特点和规律,并提出相应的节能减排措施：

1)在浙江省的已建农宅中,主要的用能设备为电空调。对于电空调的拥有和使用情况,87.5%以上的农户拥有电空调；但是在冬季的时候,电空调基

本不用的约占30%。因此,在浙江省已建农宅中,夏季的用电量占了全年用电量的近1/2～1/3, 在考虑节能减排的措施时,主要以夏季的节能减排为主。

2)在夏季,通过使用电空调来改善室内舒适度的农户,有约一半的农户使用电空调的时间仅为2～4 h/d,在不使用空调的房间也有开窗通风的习惯,这反映了浙江省村镇农户的分室、间歇用能的特点和当地住户的行为习惯。

3)从调查的数据分析,农宅常住人口越多,农宅的建筑能耗越大；夏季空调温度设定值越低,设定的时间越长,建筑能耗也越大；农户有习惯性的开窗通风行为,将有效地降低农宅的能耗。因此,从空调的用能行为上来看,农户应在保证人体热舒适度的前提下,尽可能提高空调的设定温度和缩短空调开启时间来达到节能目的,同时,缩短空调开启时间可以通过间歇性开启空调的方式来实现。

从以上的农宅能耗影响因素考虑,为了更好地达到节能减排目的,农宅所在地政府的相关职能部门应大力推广节能型的家用电器和照明灯具,并给予一定的优惠补贴,鼓励农户购买及更换现有的耗能电器,同时应因势利导优化农宅聚集式建设选址方案,使所在地具有良好的自然通风环境,以有利于培养农户开窗通风的习惯,增加室内环境舒适度,从而减少空调在夏季的使用率,有效地达到节能减排的目的。