重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型

劉 猛，凌 疆，黃春雨，張 蘊(yùn)

（1.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶400045；2.奧雅納工程咨詢（上海）有限公司重慶辦事處，重慶400045）

重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型

劉 猛1，凌 疆1，黃春雨2，張 蘊(yùn)1

（1.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶400045；2.奧雅納工程咨詢（上海）有限公司重慶辦事處，重慶400045）

通過對重慶市城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑能耗的全年調(diào)研，得到了重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)居民的用能習(xí)慣及村鎮(zhèn)建筑的能耗水平。采用分類歸納法，對家用電器測試歸納，并對非用電設(shè)施調(diào)研估算歸納?；趯?shí)測數(shù)據(jù)和調(diào)研估算數(shù)據(jù)建立了重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型，并進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅能源消費(fèi)形式以電為主，為電＋燃?xì)猓讲瘢海柲艿幕旌闲徒Y(jié)構(gòu)；村鎮(zhèn)居民用能習(xí)慣在使用何種能源的選擇上存在差異，但對同一種能源的使用差異性不大。實(shí)測數(shù)據(jù)表明，所建立的村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型能準(zhǔn)確反映重慶城市發(fā)展新區(qū)新村鎮(zhèn)住宅建筑用能的實(shí)際情況。

村鎮(zhèn)住宅；用能習(xí)慣；能耗；家用電器；模型；

國民經(jīng)濟(jì)的高速增長以能源消費(fèi)的高速增長為基礎(chǔ)，目前，中國能源消費(fèi)總量已位居世界第二［1］，能源供應(yīng)壓力巨大。隨著生活水平的提高及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，村鎮(zhèn)使用的生物質(zhì)能逐漸被商品能源取代，村鎮(zhèn)住宅建筑能耗巨大。然而，村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能尚處于起步階段，其對社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的影響至關(guān)重要，越來越多的研究者已經(jīng)關(guān)注到村鎮(zhèn)能耗［2-3］，但未研究建立起村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型。

研究村鎮(zhèn)住宅建筑能耗必須對家用電器及其使用習(xí)慣進(jìn)行研究，研究者已經(jīng)做了大量工作，如Leahy等［4］、Tso等［5］和Ouyang等［6］通過問卷調(diào)查分別統(tǒng)計(jì)了愛爾蘭、香港和杭州的家用電器擁有率和使用習(xí)慣。相關(guān)研究者結(jié)合居民使用習(xí)慣，建立了住宅家用電器耗電計(jì)算模型［7-11］。Jones等［12］研究討論了英國電力消費(fèi)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、住宅和家電的關(guān)系。Cetin等［13］收集到40戶住宅的家電能源使用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)家電是電力在美國家庭平均最大的用戶。上述研究表明，家用電器耗電量是住宅能耗的重要組成部分。村鎮(zhèn)中有大量自然能源可供建筑使用，如生物質(zhì)能、太陽能等。Saxena等［14］研究認(rèn)為生物質(zhì)能是唯一的可再生碳源，物質(zhì)燃料燃燒的灰渣含有豐富的有機(jī)元素，可作為廢料還田，減少化肥的使用，可提高能源綜合利用水平。王飛等［15］分析了中國沼氣發(fā)展的現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)及制約因素，提出了通過健全后續(xù)服務(wù)體系、完善相關(guān)政策法規(guī)等促進(jìn)中國沼氣健康發(fā)展的政策建議。羅永成等［16］研究認(rèn)為發(fā)展沼氣集中供氣是推進(jìn)農(nóng)村清潔能源的重要途徑。李景明等［17］全面介紹了各種生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)及其設(shè)施應(yīng)用情況，指出中國應(yīng)當(dāng)優(yōu)先發(fā)展生物質(zhì)能。太陽能是可再生清潔能源，應(yīng)當(dāng)在村鎮(zhèn)建筑中推廣發(fā)展太陽能建筑一體化技術(shù)［18］。崔晉波等［19］和趙珊珊［20］分別分析了重慶農(nóng)村的沼氣和太陽能的使用現(xiàn)狀、潛力，并給出了建議。

研究村鎮(zhèn)住宅建筑用能情況有助于對村鎮(zhèn)住宅建筑能耗的了解，通過建立相應(yīng)用能模型可以找到村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能的關(guān)注點(diǎn)，為政府制定相應(yīng)的節(jié)能政策提供依據(jù)。筆者以重慶城市發(fā)展區(qū)村鎮(zhèn)住宅為例，研究村鎮(zhèn)住宅建筑能耗及其用能模型。

1 重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅能耗調(diào)研分析

1.1 調(diào)研基本情況

重慶共劃分五大功能區(qū)，即都市功能核心區(qū)、都市功能拓展區(qū)、城市發(fā)展新區(qū)、渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)、渝東南生態(tài)保護(hù)發(fā)展區(qū)，其中城市發(fā)展新區(qū)為過渡區(qū)，最能反映重慶村鎮(zhèn)整體情況，筆者以重慶城市發(fā)展新區(qū)的村鎮(zhèn)為主要研究對象。江津區(qū)、永川區(qū)、長壽區(qū)、璧山區(qū)是城市發(fā)展新區(qū)中人口、經(jīng)濟(jì)、資源環(huán)境最具代表性的4個(gè)區(qū)縣，2013年對這4個(gè)區(qū)縣中隨機(jī)抽取12個(gè)村鎮(zhèn)進(jìn)行全年調(diào)研，隨機(jī)選取調(diào)研住宅建筑樣本，調(diào)研所得總樣本量為816份，其中有效總樣本量為654份。重慶夏季空調(diào)供冷需求量大，導(dǎo)致用能量最大；過渡季用能需求量最??；冬季由于部分時(shí)間有供暖需求，其用能量處于夏季和過渡季之間。調(diào)研有效樣本總量中夏季380份，過渡季113份，冬季161份。對于樣本的處理有3種方法：1）對數(shù)據(jù)較全的樣本，直接使用樣本中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；2）對數(shù)據(jù)部分缺失的樣本，其有效數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理，對于缺失的數(shù)據(jù)采用相似樣本均值賦值再處理；3）對于數(shù)據(jù)缺失較多的樣本視為無效樣本，不作處理。調(diào)研周期為每村鎮(zhèn)每季節(jié)一周，調(diào)研內(nèi)容分3部分：家庭及房屋基本信息、家電情況及能源使用情況、用能習(xí)慣，具體內(nèi)容見表1。

表1 村鎮(zhèn)住宅建筑調(diào)研問卷設(shè)計(jì)內(nèi)容Table 1 Content of the questionnaire

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑形式簡單，建筑分散且不具有規(guī)范性和統(tǒng)一性。建筑建造年代集中于20世紀(jì)90年代以后，建造年代分布如圖1所示。從建筑形式上看，村鎮(zhèn)建筑在向城市建筑靠齊，有相當(dāng)部分居民居住于同一棟樓中，但大多數(shù)還是每家一棟建筑。調(diào)研的樣本中，大部分建筑建造年代較近，且基本符合新農(nóng)村建設(shè)的相關(guān)要求，可代表今后的村鎮(zhèn)建筑。最常見建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)見表2。建筑外墻材料90%以上為燒結(jié)粘土磚且均未設(shè)置保溫層。建筑面積變化區(qū)間60～300 m2，住宅平均建筑面積139 m2。村鎮(zhèn)常住人口為2～4人，平均每戶常住人口為3.5人，且多為老人和小孩。村鎮(zhèn)居民收入主要來源于務(wù)農(nóng)及外出打工，每戶年收入平均為23 924.4元/a，較2004年戶均年收入6 815.5元同比增長2.5倍。

圖1 重慶村鎮(zhèn)建筑建造年代分布圖Fig 1 Year of construction of the building in the surveyed area

表2 重慶村鎮(zhèn)住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)Table 2 The thermal performance of the envelop of rural dwelling

1.2 能源結(jié)構(gòu)及能耗水平

通過調(diào)研得到重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑中主要擁有家用電器為：燈具、電風(fēng)扇、空調(diào)、電視機(jī)、電冰箱、飲水機(jī)、電飯煲、電磁爐、洗衣機(jī)等，且各類電器耗功率差距不大。平均每戶擁有燈具數(shù)量最多，為7～9盞，功率為26 W，但使用系數(shù)較低。居民白天不使用燈具，從18：00—19：00開始使用，晚上22：00—23：00就寢、熄燈。除燈具外，每百戶家庭擁有量最多為電風(fēng)扇，為196臺(tái)，其中，客廳吊扇為80 W，臥室小座扇為30 W。夏季電風(fēng)扇的使用分為兩種情況：客廳所用的吊扇在午餐時(shí)使用，使用時(shí)間為11：50—12：30；座扇使用時(shí)間較多，使用時(shí)間不固定，使用習(xí)慣為全天使用?？照{(diào)每百戶擁有量為80臺(tái)，平均功率為1 000 W，但為了省電，居民較少開啟，多以風(fēng)扇降溫?？照{(diào)使用習(xí)慣為睡前使用，當(dāng)夜間溫度不特別高時(shí)，居民選擇在睡前使用將房間達(dá)到相對較低溫度，睡覺時(shí)關(guān)閉空調(diào)，使用時(shí)間為22：00—24：00；當(dāng)夜間特別熱時(shí)，使用時(shí)間為晚上22：00到次日早上6：00。電視機(jī)和電冰箱分別為139臺(tái)和94臺(tái)，平均功率為70 W和485 W。家庭平均每天看電視時(shí)間約12 h，電冰箱則全年全天開啟。村鎮(zhèn)居民擁有家用電器型號(hào)功率及用戶使用習(xí)慣見表3。

表3 主要家用電器型號(hào)、功率、用戶使用習(xí)慣及其測試周期Table 3 The information of the main appliances（type，use pattern and test period）

天然氣平均每戶使用量為25 m3/月，人均每月使用量約為9 m3/（月·人）。液化石油氣平均每月一罐或每兩月一罐。380戶居民中僅10戶居民使用蜂窩煤進(jìn)行做飯、燒水，使用比例僅為2.6%。

使用薪柴作為炊事能源的居民戶數(shù)為175戶，占總戶數(shù)的46.1%，每戶薪柴月使用量集中在150～250 kg范圍。在調(diào)研所有樣本中，僅69戶家庭擁有沼氣池，沼氣的容量為10 m3左右。71%的沼氣用戶有圈養(yǎng)豬或其他動(dòng)物，因此，沼氣產(chǎn)量能滿足日常需求的沼氣用戶比例超過60%，其中，滿足且富裕的占17%，基本滿足的占43%，僅約18%沼氣池不能滿足。重慶村鎮(zhèn)居民使用太陽能制取生活熱水，約23%的家庭使用太陽能熱水器，其滿足率在夏季約90%，過渡季約70%，冬季僅20%。生物質(zhì)能和村鎮(zhèn)太陽能是有別于傳統(tǒng)商業(yè)能源的新能源，值得大力推廣和發(fā)展。但就目前各類能源的應(yīng)用情況看，薪柴的利用比例較高，但其較低的燃燒效率和隨著天然氣的發(fā)展會(huì)使得其使用率減少，沼氣和太陽能的使用率依然不高，但根據(jù)文獻(xiàn)［19］和［20］分析得到沼氣和太陽能應(yīng)用于重慶農(nóng)村建筑是有潛力的，因此應(yīng)當(dāng)采取更多科學(xué)可行的措施激勵(lì)新能源的使用。

綜上可知，重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅能源消費(fèi)形式以電為主，為電＋燃?xì)猓讲瘢海柲艿幕旌闲徒Y(jié)構(gòu)。居民的生活用能習(xí)慣在縱向上存在差異，但在橫向上差異不大，即村鎮(zhèn)居民用能習(xí)慣在使用何種能源的選擇上存在差異，但對同一種能源的使用差異性不大。

2 重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅用能模型

對村鎮(zhèn)住宅常用家用電器的用電特性實(shí)測，基于實(shí)測結(jié)果建立有物理基礎(chǔ)的用電模型；結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)，理論估算天然氣耗量、液化石油氣耗量、薪柴耗量、沼氣耗量等。結(jié)合居民生活作息及用能習(xí)慣，建立村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型，將其歸類簡化并以數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)，再結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)對村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型進(jìn)行驗(yàn)證。

2.1 用能模型建立方法

2.1.1 家用電器用能模型建立方法 對重慶村鎮(zhèn)主要家用電器實(shí)測，測試內(nèi)容為使用時(shí)間及逐時(shí)功率，每類被測家電為2組，測量結(jié)果相互比較驗(yàn)證。測試儀器為AWE21系列功率分析儀，如圖2所示。測試時(shí)間周期為7 d，見表3?？紤]7 d中用能量位于中位數(shù)那天作為典型日作逐時(shí)功率圖，得到家用電器的用電特性曲線，部分常用家用電器用電特性曲線如圖3所示。

圖2 測試現(xiàn)場及儀器界面Fig 2 The instrument used to monitor hourly power of main appliance

根據(jù)測試得到的部分家用電器用電曲線，并歸納其特點(diǎn)：

1）燈具：常用燈具位于臥室和客廳。居民使用燈具的時(shí)間較為固定，臥室為18：00—23：30，客廳為17：15—18：45，晚間看電視時(shí)有較少部分居民開啟客廳燈。臥室燈具實(shí)測功率約為12～13 W，客廳燈具約為20～22 W，日均耗電量約為0.057 k Wh、0.044 k Wh。

2）電風(fēng)扇：常用電風(fēng)扇為吊扇和小座扇。吊扇位于飯廳，午飯時(shí)間開啟，運(yùn)行約1 h，啟動(dòng)功率達(dá)90 W，正常運(yùn)行功率為70 W，日均耗電量約為0.066 k Wh。小座扇使用時(shí)間較為靈活，開啟時(shí)間為5～6 h，功率值分3檔為27、30、33 W，日均耗電量約為0.217 k Wh。

3）電視機(jī)：位于客廳或主臥，戶均1臺(tái)，運(yùn)行時(shí)間為18：00—22：30，運(yùn)行功率58～60 W，待機(jī)功率約0.6 W，日均耗電量約為0.363 k Wh。

4）電冰箱：全天使用，用電特點(diǎn)為長期間歇運(yùn)行，且每段運(yùn)行均有尖峰功率且功率值不穩(wěn)定，通常為110 W，最高可達(dá)178.29 W，運(yùn)行功率為80 W，日均耗電量約為0.476 k Wh。

5）飲水機(jī)：全天使用，用電特點(diǎn)為長期間歇運(yùn)行，耗功率與飲水量無明顯關(guān)系，加熱功率約560 W，待機(jī)功率約為0.3 W，日均耗電量約為0.668 kWh。

6）電飯煲：戶均1臺(tái)，使用頻率為2～3次/d。電飯煲具有兩種運(yùn)行模式：煮飯時(shí)，功率約為520 W；保溫狀態(tài)時(shí)，功率約為45 W。其耗功率與煮飯量有關(guān)，中午使用的煮飯運(yùn)行時(shí)間和保溫運(yùn)行時(shí)間分別為32、20 min，晚上分別為22、6 min。日均耗電量約為0.657 k Wh。

7）電磁爐：雖然居民擁有電磁爐戶數(shù)較多，但其使用頻率并不高，約3～4次/月，且使用時(shí)間不固定。額定功率為2 100 W，分8檔，炒菜時(shí)一般選擇1 200 W檔，運(yùn)行時(shí)長約15 min，每次耗電量約為0.346 k Wh，日均耗電量估算為0.05 k Wh。

圖3 重慶村鎮(zhèn)住宅部分常用家用電器用電特性曲線Fig 3 The hourly power of main appliances

8）洗衣機(jī)：最常使用的洗衣機(jī)為波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)，戶均1臺(tái)，使用頻率約為2～3次/周。運(yùn)行過程為注水、洗滌、漂洗、脫水4個(gè)過程，洗滌過程功率與漂洗過程功率基本一致，約為380 W，脫水功率有兩個(gè)檔，達(dá)到頂峰約為730 W，另一檔約為300 W。每次耗電量約為0.1 k Wh，日均耗電量估算為0.03 k Wh。

2.1.2 非用電設(shè)施用能模型建立方法 重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)天然氣用于炊事、生活熱水。根據(jù)調(diào)研得到常住人口以及居民洗澡頻率和洗澡時(shí)間，可估算出生活熱水的天然氣耗量。用同樣的方法可估算出液化石油氣和煤炭耗量。

生物質(zhì)能用于炊事、生活熱水、家畜飼養(yǎng)和取暖。村鎮(zhèn)居民將農(nóng)作物和木材直接燃燒進(jìn)行炊事，直接燃燒采用傳統(tǒng)生物質(zhì)柴灶，其效率ηb僅為15%～20%［21］，由此采用估算法可得村鎮(zhèn)生物質(zhì)能耗量。沼氣原材料來自于糞便，人畜糞便資源量是以人口數(shù)、禽畜數(shù)、年平均排泄量為基礎(chǔ)進(jìn)行估算，在計(jì)算兒童、幼畜的糞便資源量時(shí)，要乘以成幼系數(shù)［22］。不同沼氣原料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表4。生物質(zhì)能余熱利用不計(jì)入能源消耗模型中。

表4 不同沼氣原料的產(chǎn)氣率、含水率值Table 4 Biogas production rate，moisture content value of various biomass

重慶屬于太陽能資源貧乏區(qū)且具有明顯的季節(jié)性，5—9月份的太陽能熱水可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。村鎮(zhèn)居民常用家用真空式太陽能熱水器，相關(guān)參數(shù)見表5。由此可估算出太陽能產(chǎn)水量和耗電量。

表5 太陽能熱水器型號(hào)及參數(shù)Table 5 Details of solar heat water system

2.2 村鎮(zhèn)居民用能習(xí)慣

通過調(diào)研對重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)居民日常活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行訪問，發(fā)現(xiàn)與城市居民生活習(xí)慣差別較大，主要原因?yàn)檗r(nóng)村生活有農(nóng)忙和農(nóng)閑兩個(gè)時(shí)段。重慶村鎮(zhèn)居民種植農(nóng)作物以糧食作物和蔬菜作物為主，以經(jīng)濟(jì)作物和果類為輔，但部分居民以后者為主。農(nóng)忙時(shí)段分別在10月中旬秋收和種菜，8月中旬收水稻，4月中下旬種植，分別持續(xù)半月至一月的時(shí)間。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，農(nóng)忙和農(nóng)閑時(shí)居民的生活習(xí)慣差異較大，主要體現(xiàn)在時(shí)間安排上，如平時(shí)6、7點(diǎn)起床，農(nóng)忙時(shí)節(jié)5點(diǎn)就起床；待在家中的時(shí)間長短有差異，導(dǎo)致用能的時(shí)間有差異。但通過調(diào)研數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其對于用能量的影響不大，原因在于：1）農(nóng)忙農(nóng)閑對于炊事用能、照明能耗影響不大；2）由于城市發(fā)展區(qū)靠主城較近，大部分村鎮(zhèn)居民會(huì)選擇進(jìn)城打工，使得農(nóng)閑時(shí)居民也不會(huì)長時(shí)間呆在家中而產(chǎn)生相應(yīng)能耗；3）農(nóng)忙時(shí)，居民較少呆在家里，電扇降溫和空調(diào)能耗會(huì)相應(yīng)減少，但和農(nóng)閑時(shí)并無很大差異；4）對有小孩或青少年的家庭，農(nóng)忙和農(nóng)閑對村鎮(zhèn)家庭用能的影響更小。結(jié)合調(diào)研情況，再采用隨機(jī)生成法［7］，可總結(jié)出重慶地區(qū)村鎮(zhèn)住宅居民農(nóng)忙和農(nóng)閑時(shí)典型作息時(shí)間、生活用能時(shí)間分布如圖4所示。

圖4 村鎮(zhèn)居民作息時(shí)間、生活用能時(shí)間節(jié)點(diǎn)圖Fig 4 The daily occupant’s behavior

2.3 用能模型建立

根據(jù)能源種類不同，對每種能源形成相應(yīng)的用能曲線，可得到3種典型用能模型：間歇運(yùn)行式、周期運(yùn)行式、多狀態(tài)運(yùn)行，用能模型如圖5所示。結(jié)合用電設(shè)備平均用電量和不同季節(jié)居民用能習(xí)慣，建立村鎮(zhèn)住宅用能模型，見表6。

圖5 用能模型示意圖Fig 5 the typical energy consumption of main appliance

表6 村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型Table 6 Energy consumption model of rural dwelling

續(xù)表

村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型中，農(nóng)忙和農(nóng)閑時(shí)段對模型中的時(shí)間取值有影響的參數(shù)為燈具、電扇、空調(diào)、電熱水壺和電腦。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，農(nóng)忙和農(nóng)閑時(shí)主要影響的是早起的時(shí)間和白天在家待得總時(shí)長。白天在家時(shí)，不開燈無照明能耗；而農(nóng)忙早起所產(chǎn)生的燈具照明能耗和農(nóng)忙時(shí)早睡所節(jié)省能耗的可大致抵消，因此，農(nóng)忙和農(nóng)閑對燈具照明取值時(shí)間影響不大。農(nóng)忙和農(nóng)閑對電扇、空調(diào)使用時(shí)間影響較大。但由于城市發(fā)展新區(qū)離主城較近，家庭主要收入來源不單靠務(wù)農(nóng)，也有進(jìn)城務(wù)工所得，因此，農(nóng)閑時(shí)大部分居民都會(huì)選擇進(jìn)城打工，也會(huì)減少相應(yīng)能耗。農(nóng)忙時(shí)，對電熱水壺能耗的貢獻(xiàn)可為正值也可為負(fù)值，部分居民出門務(wù)農(nóng)時(shí)都會(huì)帶上熱水，因此，離家之前會(huì)多燒幾壺水；也有部分居民因?yàn)檗r(nóng)忙而減少使用電熱水壺的次數(shù)。據(jù)調(diào)研，由于村鎮(zhèn)居民家中少有電腦，農(nóng)忙和農(nóng)閑對此的影響更小。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，若家中有小孩或青少年，農(nóng)忙和農(nóng)閑對該家庭能耗的影響更小。綜上分析，農(nóng)忙和農(nóng)閑時(shí)對家庭用能量的影響差別不大，根據(jù)調(diào)研實(shí)際整理得到模型中的用能時(shí)間取值。

2.4 用能模型驗(yàn)證

基于上述用能模型經(jīng)過用能邏輯化結(jié)合使用系數(shù)模擬出重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅的用能量，應(yīng)用到所調(diào)研的全部住宅。再將全年各月所調(diào)研的不同住宅的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算所得用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，用以驗(yàn)證村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型，夏季電能模型計(jì)算值與實(shí)際調(diào)研值對比，如圖6所示。

圖6 重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑夏季電能模型計(jì)算值與實(shí)際調(diào)研值對比Fig 6 Electricity consumption in summer model and survey

通過正態(tài)函數(shù)檢驗(yàn)，用能分布基本符合正態(tài)分布或近似正態(tài)分布。對模型值與調(diào)研值的方差及均值顯著性分析，即對其進(jìn)行F檢驗(yàn)及配對T檢驗(yàn)，采用SPSS軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表7。

F檢驗(yàn)中顯著性水平＞0.05，說明調(diào)研值的方差在滿足置信水平為95%不存在顯著差異，可認(rèn)為能耗模型值與調(diào)研值的方差相等。T檢驗(yàn)中顯著性水平＞0.05，說明模型值與調(diào)研值的均值在滿足置信水平為95%不存在顯著差異，說明該模型可反映出村鎮(zhèn)住宅建筑用能實(shí)際情況。

3 結(jié) 論

通過對重慶城市發(fā)展新區(qū)12個(gè)村鎮(zhèn)的住宅建筑全年調(diào)研，得到調(diào)研樣本總量816份，其中有效調(diào)研問卷654份，了解到重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)基本情況包括住宅建筑、居民和居民經(jīng)濟(jì)情況，得到重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)居民的用能習(xí)慣及其村鎮(zhèn)建筑的能耗水平，并得出以下結(jié)論：

1）重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅能源消費(fèi)形式以電為主，為電＋燃?xì)猓讲瘢海柲艿幕旌闲徒Y(jié)構(gòu)。

2）居民的生活用能習(xí)慣在縱向上存在差異，但在橫向上差異不大，即村鎮(zhèn)居民用能習(xí)慣在使用何種能源的選擇上存在差異，但對同一種能源的使用差異性不大。

3）生物質(zhì)能和太陽能等新能源的使用率依然較低，應(yīng)當(dāng)采取更多科學(xué)可行的措施激勵(lì)村鎮(zhèn)居民使用。

4）建立了重慶城市發(fā)展新區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型，并對其進(jìn)行驗(yàn)證，該模型能能準(zhǔn)確反映出重慶城市發(fā)展區(qū)村鎮(zhèn)建筑用能實(shí)際情況。

基于村鎮(zhèn)住宅建筑用能模型，可以找到村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能關(guān)注點(diǎn)，從而政府可針對其制定相應(yīng)的重慶村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能政策，更好地實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)建筑用能規(guī)劃，減少村鎮(zhèn)建筑能耗。

［1］許紅星.我國能源利用現(xiàn)狀與對策［J］.中外能源，2010，15（1）：3-14.Xu H X.The present situation and countermeasures of energy utilization in China［J］.Sino-Global Energy，2010，15（1）：3-14.（in Chinese）

［2］高玉磊，張旭，王婧，等.西北寒冷地區(qū)典型村鎮(zhèn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)研及分析［J］.建筑節(jié)能，2011，39（5）：32-36.Gao Y L，Zhang X，Wang Q，et al.Energy system research and analysis of the typical villages in the northwest cold area［J］.Building Energy Efficiency，2011，39（5）：32-36.（in Chinese）

［3］盧玫珺，張少偉，魏文立.寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅用能情況及優(yōu)化策略研究［J］.住宅科技，2010，30（6）：1-4.Lu M J，Zhang S W，Wei W L.Research on energy consumption status of rural residence in cold district and the optimization strategy［J］.Housing Science，2010，30（6）：1-4.（in Chinese）

［4］Leahy E，Lyons S.Energy use and appliance ownership in Ireland［J］.Energy Policy，2010，38（8）：4265-4279.

［5］Tso G K F，Yau K K W.A study of domestic energy usage patterns in Hong Kong［J］.Energy，2003，28（15）：1671-1682.

［6］Ouyang J L，Hokao K.Energy-saving potential by improving occupants＇behavior in urban residential sector in Hangzhou City，China［J］.Energy and Buildings，2009，41（7）：711-720.

［7］Yao R M，Steemers K.A method of formulatingenergy load profile for domestic buildings in the UK［J］.Energy and Buildings，2005，37（6）：663-671.

［8］Paatero J V，Lund P D.A model for generating household electricity load profiles［J］.International Journal of Energy Research，2006，30（5）：273-290.

［9］Kavgic M，Mavrogianni A，Mumovic D，et al.A review of bottom-up building stock models for energy consumption in the residential sector［J］.Building and Environment，2010，45（7）：1683-1697.

［10］Sandels C，Widen J，Nordstrom L.Forecasting household consumer electricity load profiles with a combined physical and behavioral approach［J］.Applied Energy，2014，131：267-278.

［11］任曉欣，胡姍，燕達(dá)，等.基于實(shí)測的家用電器用電模型研究［J］.建筑科學(xué)，2012（Sup2）：223-231.Ren X X，Hu S，Yan D，et al.Research on electricity consumption model of household appliances：A measurement-based analysis［J］.Building Science，2012（Sup2）：223-231.（in Chinese）

［12］Jones R V，F(xiàn)uertes A，Lomas K J.The socioeconomic，dwelling and appliance related factors affecting electricity consumption in domestic buildings［J］.Renewable＆Sustainable Energy Reviews，2015，43：901-917.

［13］Cetin K S，Tabares-Velasco P C，Novoselac A.Appliance daily energy use in new residential buildings：Use profiles and variation in time-of-use［J］.Energy and Buildings，2014，84：716-726.

［14］Saxena R C，Adhikari D K，Goyal H B.Biomass-based energy fuel through biochemical routes：a review［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2009，13（1）：167-178.

［15］王飛，蔡亞慶，仇煥廣.中國沼氣發(fā)展的現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)及制約因素分析［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（1）：184-189.Wang F，Cai Y Q，Qiu H G.Current status，incentives and constraints for future development of biogas industry in China［J］.Transactions of the CSAE，2012，28（1）：184-189.（in Chinese）

［16］羅永成.發(fā)展沼氣集中供氣是推進(jìn)農(nóng)村清潔能源的重要途徑［J］.能源與環(huán)境，2015（1）：95-96.Luo Y C.An important way to advance rural clean energy is the development of centralized biogas［J］.Energy and Environment，2015（1）：95-96.（in Chinese）

［17］李景明，薛梅.中國生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］.農(nóng)業(yè)科技管理，2010，29（2）：1-4，11.Li J M，Xue M.The status quo of biomass utilization and its application prospects in China［J］.Management of Agricultural Science and Technology，2010，29（2）：1-4，11.（in Chinese）

［18］李崢嶸，李星，李鵬.太陽能建筑一體化技術(shù)村鎮(zhèn)建筑應(yīng)用調(diào)查研究［J］.上海節(jié)能，2010，12：18-22.Li Z R，Li X，Li P.Investigation on application of building integrated solar technology in town constructions［J］.Shanghai Energy Conservation，2010，12：18-22.（in Chinese）

［19］崔晉波，高立洪，李萍，等.重慶地區(qū)農(nóng)村沼氣發(fā)展研究與建議［J］.農(nóng)業(yè)工程，2012（3）：33-36.Cui J B，Gao L H，Li P，et al.Suggestions and research of rural biogas development in Chongqing city［J］.Agricultural Engineering，2010（3）：33-36.（in Chinese）

［20］趙珊珊.重慶農(nóng)村地區(qū)太陽能利用情況調(diào)查及綜合效益分析［D］.重慶：重慶大學(xué)，2010.Zhao S S.The investigation of the utilization of solar energy and analysis of comprehensive benefits inrural areas of Chongqing［D］.Chongqing：Chongqing University，2010.（in Chinese）

［21］清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2012［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［22］袁振宏，吳創(chuàng)之，馬隆龍.生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

（編輯 胡英奎）

Energy consumption model of rural households in urban development area of Chongqing

Liu Meng1，Ling Jiang1，Huang Chunyu2，Zhang Yun1
（1.Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，P.R.China；2.Arup International Consultants（Shanghai）Company Limited Chongqing Office，Chongqing 400045，P.R.China.）

Energy consumption survey was carried out to obtain energy use patterns and in urban development area of Chongqing Electricity was the dominant energy source and rural households relied on multi－energy including electricity，gas，firewood，coal，solar to meet their need..Based on the use patterns of different energy sources and electric appliances were analyzed based on the survey.One－min energy consumption data of electric appliances collected using energy monitor instruments were combined with use patterns to to establish the energy consumption model of rural households.Energy choices for households in rural area demonstrate diversity，however the daily use patterns of appliances were similar.The model could be used to predict energy consumption of rural households in urban development area of Chongqing.

rural households；energy use pattern；energy consumption；electric appliances；model

2015-03-11

Key Projects in the National Science＆Technology Pillar Program During the Twelfth Five-year Plan Period（No.2013BAJ11B05）

TU241.4；TK519

A

1674-4764（2015）04-0125-10

10.11835/j.issn.1674-4764.2015.04.017

2015-03-11

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目（2013BAJ11B05）

劉猛（1979-），男，教授，博士，主要從事綠色建筑技術(shù)、建筑節(jié)能研究，（E-mail）liumeng2033＠126.com。

Author brief：Liu Meng（1979-），professor，PhD，main research interests：green building and energy efficiency，（E-mail）liumeng2033＠126.com.