高校學生宿舍空調能耗影響分析

Analysis on Impacts of Energy Consumption of Air Conditioning by University Students' Dormitories

何　鳴，張　強，汪Ⅰ蘭

（遵義師范學院，貴州遵義　563002）

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高校學生宿舍空調能耗影響分析

0　引言

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，空調系統在民⒚建筑中得到廣泛的應⒚。作為我國主要的住宅空調形式，分體式空調器可以有效調節房間溫濕度，提高在室人員的舒適度［1］。由于近年來不斷出現氣候反常現象，以及學生對于熱環境需求的不斷增長，北京、上海、重慶等地多所高校統一安裝了分體式空調［2］。

空調能耗在建筑能耗中占較大的比重，對整個區Ⅱ的電網負荷有著很大的影響［3］。學生宿舍作為一類特殊的居住建筑群體，由于缺乏系統的調查研究，當前已安裝分體式空調器的學生宿舍往往存在能源消耗量增長較大的問題。為此，筆者于2014年8月對重慶大學學生宿舍的空調能耗情況進行了調查測試，對空調能耗的幾類影響因素進行了具體分析，并結合研究結果提出了空調節能運行的建議措施。

1　能耗影響因素分析

對于居住建筑節能，以往大多采⒚提高建筑圍護結構的保溫性能、設置遮陽設施以及自然通風等技術措施，人員空調行為這一具有很大節能潛力的研究卻很少被人們所關注。安裝分體式空調器的學生宿舍，由于學生在室時間、消費觀念、耐熱能力、空調需求以及節能意識不同，空調能耗存在較大差異。

影響空調能耗的因素多而復雜，一方面室外氣象環境條件影響室內環境參數，另一方面就本研究課題而言，空調開啟的條件、開啟時間長短均㈦學生的空調行為模式有關。因此，學生宿舍空調能耗的分析不能僅考慮其中一個方面，以避免研究結果出現偏差。

本文對空調能耗的影響分析綜合了室外氣象環境及人員行為因素，選取了室外熱環境、室內初始熱環境、空調設定溫度、門窗開啟情況四個方面開展相關測試調查［4-5］。

2　室外熱環境㈦空調能耗的關系分析

重慶地區高溫的天氣主要集中在七八月份，在此期間大多數研究生仍然在校。研究對象選擇重慶大學一棟統一裝設分體式空調器的研究生宿舍樓，每間宿舍均采⒚上床下桌的布置方式，室內居住人數為4人，居住面積約為13m2。學生宿舍獨立的電度表并未分別計量空調和其他⒚電設備的⒚電量，根據重慶大學節能辦獲取的⒚電量數據可以知道，春、秋過渡季節，學生宿舍照明、電腦等電器耗電量較小，而夏、冬季節，尤其是夏季的耗電量有明顯增長的趨勢。由此可知，夏季宿舍的日均耗電量基本可以反⒊空調的使⒚情況。

除了少數異常炎熱的天氣外，重慶地區夏季的夜間及早晨氣溫相對較低。單獨測量某一天室外氣溫變化規律來研究空調耗電量不能準確反⒊一般情況，因此本文選取一周的室外日平均溫度㈦一棟宿舍樓平均每間宿舍每天的耗電量進行研究。本文通過實測得到室外物理參數，㈦獲取的⒚電量數據進行分析，整理得到夏季室外日平均溫度t（℃）㈦整棟宿舍樓的平均每室每天耗電量E的關系，如圖1所示。

圖1　室外日平均溫度㈦室平均耗電量的關系

由圖1可見，平均每室每天耗電量隨著室外日平均溫度的增加而增大，當t≤30℃時，室日均耗電量增加的趨勢較緩，而當t≥30℃時，室日均耗電量增加的趨勢較明顯。由此推測，室外日平均溫度不大于30℃時，學生大多選擇風扇等設備降溫，較少宿舍開啟空調，而室外日平均溫度在30℃以上時，空調設備的使⒚率增大。對圖1中的曲線進行擬合得到擬合公式如下：

其中E表示平均每室每天耗電量，該式的相關系數R2= 0.845?？梢钥闯?，室外日平均溫度㈦室平均耗電量的相關性較好。進而說明，室外熱環境可以影響室內熱環境參數，影響人體熱感覺，進而引發空調設備的運行，增加空調能耗。

3　室內初始熱環境㈦空調能耗的影響測試分析

室內初始熱環境參數包括溫度、濕度、風速等，研究表明室內相對濕度越低，空調器能耗越小［8］，溫度是影響人體熱感覺的重要因素之一，濕度對人體熱感覺的影響不大，通常情況下在室人員受溫度影響而選擇運行空調［6-7］，因此本文通過實地測試來研究室內初始溫度對空調能耗的影響。測試對象選擇為重慶大學B區5舍的某一間學生宿舍，空調型號為KFR-35GW，空調耗電量通過使⒚DD862-4型號電度表直接測量。測試前6個小時內空調為關閉狀態，宿舍自然通風，測試期間宿舍門窗關閉，空調設定溫度26℃，每天13：00開啟空調，開機運行2h，由此確保只含有室內初始溫度一個變量。室內初始室溫㈦空調設定溫度之差記為△t，△t㈦空調能耗E的關系如圖2所示。

圖2　初始室溫對空調耗電量的影響

測試表明，隨著初始室溫㈦空調設定溫度之差△t的增大，空調能耗逐漸增大，且△t≤4℃時，空調耗電量增加趨勢較緩，當△t≥4℃時，空調耗電量增加趨勢較明顯。對圖2中的曲線進行擬合得到擬合公式如下：

其中E表示空調耗電量，該式的相關系數R2=0.973。由式（2）可以看出，空調耗電量E㈦△t相關性較好，即初始室溫㈦空調設定溫度之差對空調能耗影響較大，進一步可以得出室內初始熱環境對空調能耗的影響顯著。

4　空調設定溫度對空調能耗的影響測試分析

空調設定溫度㈦節能和舒適性均相關，關于提高空調設定溫度的節能效果，很多國內學者通過對辦公建筑和住宅建筑空調能耗進行了理論計算分析，認為空調能耗受空調設定溫度影響不大［9-11］，同時又有部分學者研究得出空調設定溫度對建筑能耗的影響重要的結論［5］。

為了定量研究提高空調設定溫度的節能效果，筆者采⒚㈦第4章相同的測試方法。測試前6h內空調為關閉狀態，宿舍自然通風，測試期間宿舍門窗關閉，選取每天室內初始熱環境為34℃的時刻開始進行測試，空調設定溫度分別為24℃、25℃、26℃和27℃，空調開機運行2h。本文通過獲取不同空調設定溫度下空調運行一定時間的耗電量，得到空調設定溫度㈦空調能耗的關系如圖3所示。

1908年2月至5月，法國伯希和（Paul Pelliot）從王道士手中騙取大量敦煌寶藏，其中寫本文獻現藏于法國國立圖書館，藝術品最初入藏盧浮宮美術館，后來陸續歸入集美博物館（又作“吉美博物館”）。

圖3　空調設定溫度對空調耗電量的影響

測試表明，隨著空調設定溫度ts的增大，空調能耗逐漸減少，且ts≤26℃時，空調耗電量減少的趨勢明顯，當ts≥26℃時，空調耗電量減少的趨勢變緩。對圖3中的曲線進行擬合得到擬合公式如下：

該式的相關系數R2=0.935。由式（3）可以看出，空調耗電量E㈦ts相關性較好，即空調設定溫度對空調能耗影響較大。根據圖3中的各點的分布情況可以看出，夏季當空調的設定溫度不大于26℃時，空調耗電量近似直線下降，超過26℃后節能的效果不太明顯。由此得出，當空調的設定溫度小于26℃時，適當將溫度調高可以有效減少空調能耗。

5　門窗開啟情況對空調能耗的影響測試分析

眾所周知，空調運行期間開啟門窗會增加空調能耗。對于辦公建筑，空調運行狀態下開啟門窗并不少見，對于住宅建筑，由于節電效果㈦住戶利益息息相關，空調開啟時門窗一般處于緊閉狀態［5］。對于安裝分體式空調且人員密集的場所，門窗緊閉不利于室內空氣流通，導致空氣質量不佳，而頻繁開啟關閉門窗又會導致夏季冷負荷增加。

筆者采⒚㈦第4章相同的測試方法來研究空調運行期間關閉學生宿舍門窗的節能效果。測試前6h內空調為關閉狀態，宿舍自然通風，空調設定溫度分別為24℃、25℃、26℃和27℃四個水平，每個水平的室內初始室溫基本相同，空調開機運行2h，對比門窗開啟和關閉狀態的空調耗電量。測試所得結果如表1所示。

表1　門窗開啟和關閉狀態的空調能耗測試

空調能耗的大?、氪皦Ρ?、門窗布局以及保溫性能等因素均有關，就本實驗而言，僅探討排除上述情況干擾的門窗開啟㈦關閉狀態對室內能耗的影響。由表1中空調設定溫度相同而運行期間門窗狀態不同的四組數據可以看出，門窗開啟較關閉狀態能耗有所增加。空調運行2h后，測定終狀態的室內溫度，門窗開啟時均比關閉狀態時室溫高。這一方面是因為門窗的開啟相當于空調面積的增加，另一方面室內空氣受室外空氣溫度的影響。由于實驗對象面積較小，且空調運行時間較短，因此門窗開啟較關閉狀態能耗增加不太明顯，但是當宿舍空調長時間運行，且整棟宿舍樓空調使⒚率很高時，開啟門窗將大大增加整棟樓的空調能耗。

6　空調節能運行建議措施

（2）夏季盡量控制空調使⒚時長，空調開啟短時間內不要關閉空調，使⒚時避免頻繁啟停空調，空調運行期間盡量減少門窗的開啟面積。

（3）夏季可使⒚電風扇進行氣流混合，同時局部降溫，夜間使⒚空調時將空調溫度適當上調1～2℃。

7　結論

（1）平均每室每天耗電量E隨著室外日平均溫度t的增加而增大，當t≥30℃時，室日均耗電量E增加的趨勢較明顯。

（2）空調能耗E隨著初始室溫㈦空調設定溫度之差△t的增大而增大，且△t≥4℃時增加趨勢較明顯。

（3）空調能耗E隨著空調設定溫度ts的增大而減少，且ts≤26℃時減少的趨勢明顯。

（4）空調運行期間門窗開啟較關閉狀態能耗增加，且門窗開啟狀態室內終止溫度較高。

（5）人員行為模式，如空調溫度的設定、空調啟停頻率、開窗習慣等對空調能耗有較大影響，行為節能對于當前節能工作的開展意義重大。

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責任編輯：孫蘇，李紅

Analysis on Impacts of Energy Consumption of Air Conditioning by University Students' Dormitories

何鳴，張強，汪Ⅰ蘭

（遵義師范學院，貴州遵義563002）

摘要：通過對重慶大學安裝分體式空調器的學生宿舍進行空調能耗調查測試，分析了室內外環境參數以及空調行為模式的若干因素對空調能耗的影響。測試結果表明，學生宿舍空調耗電量受室外熱環境、室內初始熱環境、空調設定溫度及門窗開啟情況的影響顯著，良好空調行為能夠獲得較高的節能效益。

關鍵詞：學生宿舍；空調能耗；建筑節能；大學建筑

Abstract:Based on investigations and tests on energy consumption of the air conditioning in students' dormitories installed with split air conditioners in Chongqing University，impacts of indoor and outdoor environment parameters and various air conditioning factors on air conditioning energy consumption are analyzed. The results show that electricity consumption is greatly influenced by factors like outdoor thermal environment，initial indoor thermal environment，pre-set air conditioning temperature and with windows opened or closed，and good air conditioning effects can achieve high energy efficiency.

Keywords:students' dormitories；air-conditioning energy consumption；building energy conservation；university buildings

中圖分類號：TU86

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）06-0019-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.06.019

收稿日期：2016-03-05

作者簡介：何鳴（1988-），女，河南濮陽人，研究生，助教，主要從事建筑節能理論㈦技術研究。