高校学生宿舍空调能耗影响分析

高校学生宿舍空调能耗影响分析
何鸣;张强;汪玉兰
【摘要】通过对重庆大学安装分体式空调器的学生宿舍进行空调能耗调查测试,分析了室内外环境参数以及空调行为模式的若干因素对空调能耗的影响.测试结果表明,学生宿舍空调耗电量受室外热环境、室内初始热环境、空调设定温度及门窗开启情况的影响显著,良好空调行为能够获得较高的节能效益.
【期刊名称】《重庆建筑》
【年(卷),期】2016(014)006
【总页数】3页(P19-21)
【关键词】学生宿舍;空调能耗;建筑节能;大学建筑
【作者】何鸣;张强;汪玉兰
【作者单位】遵义师范学院,贵州遵义 563002;遵义师范学院,贵州遵义 563002;遵义师范学院,贵州遵义 563002
【正文语种】中文
【中图分类】TU86
随着社会的发展和人们生活水平的提高，空调系统在民⒚建筑中得到广泛的应⒚。

作为我国主要的住宅空调形式，分体式空调器可以有效调节房间温湿度，提高在室人员的舒适度［1］。

由于近年来不断出现气候反常现象，以及学生对于热环境需求的不断增长，北京、上海、重庆等地多所高校统一安装了分体式空调［2］。

空调能耗在建筑能耗中占较大的比重，对整个区Ⅱ的电网负荷有着很大的影响
［3］。

学生宿舍作为一类特殊的居住建筑群体，由于缺乏系统的调查研究，当前已安装分体式空调器的学生宿舍往往存在能源消耗量增长较大的问题。

为此，笔者于2014年8月对重庆大学学生宿舍的空调能耗情况进行了调查测试，对空调能耗的几类影响因素进行了具体分析，并结合研究结果提出了空调节能运行的建议措施。

对于居住建筑节能，以往大多采⒚提高建筑围护结构的保温性能、设置遮阳设施以及自然通风等技术措施，人员空调行为这一具有很大节能潜力的研究却很少被人们所关注。

安装分体式空调器的学生宿舍，由于学生在室时间、消费观念、耐热能力、空调需求以及节能意识不同，空调能耗存在较大差异。

影响空调能耗的因素多而复杂，一方面室外气象环境条件影响室内环境参数，另一方面就本研究课题而言，空调开启的条件、开启时间长短均㈦学生的空调行为模式有关。

因此，学生宿舍空调能耗的分析不能仅考虑其中一个方面，以避免研究结果出现偏差。

本文对空调能耗的影响分析综合了室外气象环境及人员行为因素，选取了室外热环境、室内初始热环境、空调设定温度、门窗开启情况四个方面开展相关测试调查［4-5］。

重庆地区高温的天气主要集中在七八月份，在此期间大多数研究生仍然在校。

研究对象选择重庆大学一栋统一装设分体式空调器的研究生宿舍楼，每间宿舍均采⒚上床下桌的布置方式，室内居住人数为4人，居住面积约为13m2。

学生宿舍独立
的电度表并未分别计量空调和其他⒚电设备的⒚电量，根据重庆大学节能办获取的⒚电量数据可以知道，春、秋过渡季节，学生宿舍照明、电脑等电器耗电量较小，而夏、冬季节，尤其是夏季的耗电量有明显增长的趋势。

由此可知，夏季宿舍的日均耗电量基本可以反⒊空调的使⒚情况。

除了少数异常炎热的天气外，重庆地区夏季的夜间及早晨气温相对较低。

单独测量某一天室外气温变化规律来研究空调耗电量不能准确反⒊一般情况，因此本文选取
一周的室外日平均温度㈦一栋宿舍楼平均每间宿舍每天的耗电量进行研究。

本文通过实测得到室外物理参数，㈦获取的⒚电量数据进行分析，整理得到夏季室外日平均温度t（℃）㈦整栋宿舍楼的平均每室每天耗电量E的关系，如图1所示。

由图1可见，平均每室每天耗电量随着室外日平均温度的增加而增大，当t≤30℃时，室日均耗电量增加的趋势较缓，而当t≥30℃时，室日均耗电量增加的趋势较明显。

由此推测，室外日平均温度不大于30℃时，学生大多选择风扇等设备降温，较少宿舍开启空调，而室外日平均温度在30℃以上时，空调设备的使⒚率增大。

对图1中的曲线进行拟合得到拟合公式如下：
其中E表示平均每室每天耗电量，该式的相关系数R2= 0.845。

可以看出，室外
日平均温度㈦室平均耗电量的相关性较好。

进而说明，室外热环境可以影响室内热环境参数，影响人体热感觉，进而引发空调设备的运行，增加空调能耗。

室内初始热环境参数包括温度、湿度、风速等，研究表明室内相对湿度越低，空调器能耗越小［8］，温度是影响人体热感觉的重要因素之一，湿度对人体热感觉的影响不大，通常情况下在室人员受温度影响而选择运行空调［6-7］，因此本文通过实地测试来研究室内初始温度对空调能耗的影响。

测试对象选择为重庆大学B
区5舍的某一间学生宿舍，空调型号为KFR-35GW，空调耗电量通过使
⒚DD862-4型号电度表直接测量。

测试前6个小时内空调为关闭状态，宿舍自然通风，测试期间宿舍门窗关闭，空调设定温度26℃，每天13：00开启空调，开
机运行2h，由此确保只含有室内初始温度一个变量。

室内初始室温㈦空调设定温
度之差记为△t，△t㈦空调能耗E的关系如图2所示。

测试表明，随着初始室温㈦空调设定温度之差△t的增大，空调能耗逐渐增大，且
△t≤4℃时，空调耗电量增加趋势较缓，当△t≥4℃时，空调耗电量增加趋势较明显。

对图2中的曲线进行拟合得到拟合公式如下：
其中E表示空调耗电量，该式的相关系数R2=0.973。

由式（2）可以看出，空调
耗电量E㈦△t相关性较好，即初始室温㈦空调设定温度之差对空调能耗影响较大，进一步可以得出室内初始热环境对空调能耗的影响显著。

空调设定温度㈦节能和舒适性均相关，关于提高空调设定温度的节能效果，很多国内学者通过对办公建筑和住宅建筑空调能耗进行了理论计算分析，认为空调能耗受空调设定温度影响不大［9-11］，同时又有部分学者研究得出空调设定温度对建
筑能耗的影响重要的结论［5］。

为了定量研究提高空调设定温度的节能效果，笔者采⒚㈦第4章相同的测试方法。

测试前6h内空调为关闭状态，宿舍自然通风，测试期间宿舍门窗关闭，选取每天室内初始热环境为34℃的时刻开始进行测试，空调设定温度分别为24℃、25℃、26℃和27℃，空调开机运行2h。

本文通过获取不同空调设定温度下空调运行一
定时间的耗电量，得到空调设定温度㈦空调能耗的关系如图3所示。

测试表明，随着空调设定温度ts的增大，空调能耗逐渐减少，且ts≤26℃时，空
调耗电量减少的趋势明显，当ts≥26℃时，空调耗电量减少的趋势变缓。

对图3
中的曲线进行拟合得到拟合公式如下：
该式的相关系数R2=0.935。

由式（3）可以看出，空调耗电量E㈦ts相关性较好，即空调设定温度对空调能耗影响较大。

根据图3中的各点的分布情况可以看出，
夏季当空调的设定温度不大于26℃时，空调耗电量近似直线下降，超过26℃后节能的效果不太明显。

由此得出，当空调的设定温度小于26℃时，适当将温度调高
可以有效减少空调能耗。

众所周知，空调运行期间开启门窗会增加空调能耗。

对于办公建筑，空调运行状态下开启门窗并不少见，对于住宅建筑，由于节电效果㈦住户利益息息相关，空调开启时门窗一般处于紧闭状态［5］。

对于安装分体式空调且人员密集的场所，门窗紧闭不利于室内空气流通，导致空气质量不佳，而频繁开启关闭门窗又会导致夏季冷负荷增加。

笔者采⒚㈦第4章相同的测试方法来研究空调运行期间关闭学生宿舍门窗的节能
效果。

测试前6h内空调为关闭状态，宿舍自然通风，空调设定温度分别为24℃、25℃、26℃和27℃四个水平，每个水平的室内初始室温基本相同，空调开机运行2h，对比门窗开启和关闭状态的空调耗电量。

测试所得结果如表1所示。

空调能耗的大小㈦窗墙比、门窗布局以及保温性能等因素均有关，就本实验而言，仅探讨排除上述情况干扰的门窗开启㈦关闭状态对室内能耗的影响。

由表1中空
调设定温度相同而运行期间门窗状态不同的四组数据可以看出，门窗开启较关闭状态能耗有所增加。

空调运行2h后，测定终状态的室内温度，门窗开启时均比关闭状态时室温高。

这一方面是因为门窗的开启相当于空调面积的增加，另一方面室内空气受室外空气温度的影响。

由于实验对象面积较小，且空调运行时间较短，因此门窗开启较关闭状态能耗增加不太明显，但是当宿舍空调长时间运行，且整栋宿舍楼空调使⒚率很高时，开启门窗将大大增加整栋楼的空调能耗。

（1）合理确定空调制冷工况下的温度设定值，夏季学生宿舍空调设定温度不宜小于26℃。

（2）夏季尽量控制空调使⒚时长，空调开启短时间内不要关闭空调，使⒚时避免频繁启停空调，空调运行期间尽量减少门窗的开启面积。

（3）夏季可使⒚电风扇进行气流混合，同时局部降温，夜间使⒚空调时将空调温度适当上调1～2℃。

（1）平均每室每天耗电量E随着室外日平均温度t的增加而增大，当t≥30℃时，室日均耗电量E增加的趋势较明显。

（2）空调能耗E随着初始室温㈦空调设定温度之差△t的增大而增大，且△t≥4℃
时增加趋势较明显。

（3）空调能耗E随着空调设定温度ts的增大而减少，且ts≤26℃时减少的趋势明显。

（4）空调运行期间门窗开启较关闭状态能耗增加，且门窗开启状态室内终止温度较高。

（5）人员行为模式，如空调温度的设定、空调启停频率、开窗习惯等对空调能耗有较大影响，行为节能对于当前节能工作的开展意义重大。

【相关文献】
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