上海某高層住戶人員行為對夏季室內(nèi)環(huán)境影響分析

蔣友娣

（上海市建筑科學研究院有限公司）

1 引言

受土地資源稀缺和人口聚集的影響，近年來，上海地區(qū)高層住宅建設發(fā)展迅猛。由于高層住宅景觀、通風、采光、出行等方面要優(yōu)于低層和多層，對于人員包括夫妻、小孩、老人等人數(shù)超過3人的家庭，在經(jīng)濟允許條件下，會更傾向選擇高層住宅作為居住環(huán)境，這將必然導致更多的人對室內(nèi)居住環(huán)境有更高的 要求[1]。

室內(nèi)居住環(huán)境影響因素很多，包括家庭成員結構、收入水平、人員作息時間、空調(diào)開啟方式、開窗習慣等，其中，住宅建筑室內(nèi)人員行為對環(huán)境影響較大[2]。

本文選取上海某高層典型住戶為研究對象，基于連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析人員行為對高層住戶室內(nèi)環(huán)境的影響。

2 概況

1）建筑信息

該住戶建筑年代為2000年以后建筑，屬于7層以上高層樓房，建筑面積147m2，三房一廳戶型，客廳面積約15m2。窗戶類型為推拉式，可開啟面積占整個窗戶面積的比例小于 1/3。

2）人員信息

該住戶為典型的三代同堂復合家庭，人員包括夫妻、小孩和老人，共五口人，家庭人員基本信息如表1所示。

表1 家庭人員基本信息表

3）設備信息

主要空調(diào)設備是臥室壁掛式空調(diào)3個和客廳柜式空調(diào)1個，每個房間空調(diào)單獨控制。室內(nèi)照明均采用普通燈具。室內(nèi)設有電風扇1個，局部有電暖氣，浴室設有暖風機1臺。采用燃氣熱水器供應生活熱水。

圖1 夏季客廳空調(diào)用電量分布圖

3 現(xiàn)場測試條件

1）測試地點:該高層住戶客廳為測試地點。

2）測試時間: 6 月1日至9月30日0:00 時至23: 00連續(xù)監(jiān)測，包含整個夏季工況時間段。

3）測試儀器:溫濕度的測試采用WSZY-1型溫濕度自記儀，CO2測試采用EZY-1型二氧化碳自記儀，空調(diào)用電功率采用插座式智能型電量監(jiān)測儀，窗戶的開關狀態(tài)采用智能化磁感應開關狀態(tài)自記儀，能夠自動定時對環(huán)境中的磁場狀態(tài)進行測量，最大磁場感應距離30mm。

圖2 夏季客廳室內(nèi)溫度分布圖

4 夏季室內(nèi)環(huán)境實測分析

4.1 空調(diào)用電量分析

圖1為夏季客廳空調(diào)用電量監(jiān)測結果。從圖中可以看出，該住戶夏季客廳空調(diào)開啟為間歇運行模式，運行時間內(nèi)啟停較為頻繁，開啟時間主要集中在7月和8月，6月中旬部分時間也開啟了空調(diào)，9月沒有開空調(diào)，屬于過渡季節(jié)，這跟上海氣候條件空調(diào)高峰期一致。經(jīng)計算，6月1日至9月30日空調(diào)耗電量為868.5 kW·h，占住戶年總用電量比例為35%，客廳空調(diào)耗電量較大。

圖3 夏季客廳室內(nèi)相對濕度分布圖

4.2 室內(nèi)溫濕度分析

圖2 為夏季客廳室內(nèi)溫度分布，客廳室內(nèi)溫度平均值為29.1℃，最大值為35.5℃，最小值為24.1℃。室內(nèi)溫度最大值發(fā)生在8月8日11:56，該時刻客廳窗戶處于開啟狀態(tài)，室內(nèi)有人，空調(diào)處于關閉狀態(tài)。室內(nèi)溫度最小值發(fā)生在6月10日和14日的上午和下午，共9個值，由于6月室外天氣涼爽，空調(diào)未開啟狀態(tài)仍能滿足室內(nèi)環(huán)境溫度要求?？蛷d相對濕度平均值為66.7%，最大值為93.4%，最小值為33.5%。最大值發(fā)生在6月17日早上6:35和6:40，處于過渡季，空調(diào)未開啟，室內(nèi)相對濕度較大?？梢钥闯?，對于夏季工況，當外面環(huán)境不友好時，開窗引起室內(nèi)外的通風換熱對室內(nèi)溫度影響較大。

圖4 夏季客廳CO2濃度分布圖

4.3 室內(nèi)CO2濃度分析

圖4為夏季客廳CO2濃度的監(jiān)測結果。由圖可以看出，最高值和最低值分別為1237 ppm和469ppm。濃度最高值發(fā)生在6月7日16:22，空調(diào)和窗戶均處于關閉狀態(tài)，客廳有人停留。最低值發(fā)生在9月1日3:18，9月4日4:28，客廳無人停留，空調(diào)關閉且門窗打開。通過對CO2的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知，夏季客廳CO2濃度平均值為630ppm?？梢钥闯?，窗戶開啟狀態(tài)和客廳人員停留時間對室內(nèi)CO2濃度有較大影響。

圖5 夏季典型周客廳電視機開啟狀態(tài)

圖6 夏季典型周客廳空調(diào)開啟狀態(tài)

圖7 夏季典型周客廳窗戶開啟狀態(tài)

圖8 夏季典型周客廳溫度分布

5 夏季典型周室內(nèi)環(huán)境實測分析

為進一步分析人員行為模式對室內(nèi)環(huán)境的影響，選取了典型周8月5日至8月11日 早6:00至23:00作為分析對象，基于實測數(shù)據(jù)，分析了工作日和周末人員行為對室內(nèi)環(huán)境的影響。

5.1 人員行為模式

圖5為夏季典型周客廳電視機開啟狀態(tài)，從圖可以看出，工作日星期一至星期五，人員停留在客廳看電視的時間比較有規(guī)律，主要集中在兩個時間段，即 11:00～15:00和19:30～21:00。因為該住戶家庭有老人，平時在家照顧小孩和家務，所以工作日中午出現(xiàn)電視開啟現(xiàn)象。周末星期六和星期日，人員停留在客廳看電視的時間沒有規(guī)律，但停留時間跨度較長，星期日約一半時間在家看電視。

圖6 為夏季典型周客廳空調(diào)開啟狀態(tài)，從圖可以看出，工作日星期一至星期五，客廳空調(diào)開啟時間比較有規(guī)律，運行時間段主要集中為12:00～15:30和18:00～23:00。周末星期六和星期日，空調(diào)運行時間較長，星期日8:00～23:00，空調(diào)一直開著。

圖7為夏季典型周客廳窗戶開啟狀態(tài)，從圖可以看出，工作日星期一至星期四，開窗時間主要集中在早上6:00～12:00；周末星期六和星期日，客廳窗戶全開。由于周末人員停留客廳的時間較長，人數(shù)較多，需要新風，所以窗戶一直開著。

5.2 典型周室內(nèi)環(huán)境實測分析

1）室內(nèi)溫濕度

圖8和圖9分別為夏季典型周客廳溫度和相對濕度分布。從圖可以看出，客廳溫度最大值為35.5℃，最小值為29.0℃。溫度最大值發(fā)生在8月8日11:56，該天是星期四，客廳窗戶處于開啟狀態(tài)，電視機開啟，客廳有人停留，但空調(diào)未開啟。溫度最小值發(fā)生在8月5日～7日22:26，空調(diào)處于開啟狀態(tài)。

圖9 夏季典型周客廳CO2濃度分布

圖10 夏季典型周客廳相對濕度分布

工作日星期一至星期五11:00～17:00客廳溫度偏高，均超過33℃，這時間段里，室內(nèi)有人，空調(diào)處于關閉狀態(tài)，但是窗戶是開啟的。可以看出，對于夏季工況，當外面環(huán)境不友好時，開窗引起室內(nèi)外的通風換熱對室內(nèi)溫度影響 較大。

周末星期六和星期日客廳溫度相對較低，10:00后溫度基本處于30℃以內(nèi)，這主要是由于周末空調(diào)開啟時間較長，持續(xù)不斷給客廳降溫作用的結果。

由圖9可以看出，客廳七天相對濕度變化趨勢相似，早上相對濕度較高，室內(nèi)相對濕度最大值為77.2%，最小值為45.2%。最大值發(fā)生在8月5日早上7:06，最小值發(fā)生在8月8日12:06。

經(jīng)計算，客廳溫度平均值為31.8℃，方差為2.7，可以看出客廳溫度波動較大。這主要由于客廳空調(diào)間歇運行，啟動頻繁，造成溫度下降很快，從而引起室內(nèi)溫度波動較大。

2）室內(nèi)CO2濃度

圖10為夏季典型周客廳CO2濃度的監(jiān)測結果，從圖可以看出，客廳CO2濃度最高值和最低值分別為1113 ppm和528ppm，最高值發(fā)生在8月6日22:00，客廳有人停留且是人數(shù)最多的時間，窗戶處于關閉狀態(tài)。最低值發(fā)生在8月5日16:30，客廳電視機處于關閉狀態(tài)，室內(nèi)無人，空調(diào)關閉且窗戶打開。CO2濃度超過1000ppm的時間段發(fā)生在8月5日星期一21:20～22:20；8月6日星期二21:10～23:00；8月9日星期五22:40～23:00；8月10日星期六13:21～19:31；8月11日星期日11:41～14:41。空調(diào)開啟，客廳有人停留，窗戶關閉，從而導致室內(nèi)CO2濃度偏高?？梢钥闯?，窗戶開啟狀態(tài)和客廳人員停留時間及數(shù)量對室內(nèi)CO2濃度有較大影響。

6 結語

本文以上海某高層典型住戶客廳為研究對象，基于連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了人員行為對高層住戶室內(nèi)環(huán)境的影響，得出以下結論：

①該住戶夏季客廳空調(diào)開啟為間歇運行模式，運行時間內(nèi)啟停較為頻繁，開啟時間主要集中在7月和8月，空調(diào)耗電量占住戶年總用電量比例為35%，表明客廳空調(diào)耗電量大。

②工作日人員停留客廳、空調(diào)開啟和窗戶開啟時間均有一定的規(guī)律。人員停留時間集中在11:00～15:00和18:00～ 23:00；空調(diào)開啟時間集中在12:00～15:30和18:00～23:00；開窗時間集中在6:00～12:00。周末人員停留客廳和空調(diào)開啟時間較工作日長，窗戶一直處于開啟狀態(tài)。

③典型周客廳溫度平均值為31.8℃，方差為2.7。由于客廳空調(diào)間歇運行，啟動頻繁，造成溫度下降很快，引起室內(nèi)溫度波動較大。對于夏季工況，當外面環(huán)境不友好時，開窗引起室內(nèi)外的通風換熱對室內(nèi)溫度影響較大。窗戶開啟狀態(tài)和客廳人員停留時間及數(shù)量對室內(nèi)CO2濃度有較大影響，當室內(nèi)處于空調(diào)開啟、客廳有人停留且窗戶關閉狀態(tài)時，將會導致室內(nèi)CO2濃度偏高，

④本文針對的高層住戶人員行為對室內(nèi)環(huán)境的影響分析，具有代表性和典型性，其分析結果對改善高層住宅室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量有一定參考意義。