上海地区住宅夏季空调能耗调查分析

为了解目前上海地区住宅空调的能耗现状与特点，通过调研获得2014年全年逐月的用电量数据及住宅建筑情况，采用改进型抄表拆分法进行夏季空调能耗分析。结果表明，住宅的户均夏季空调能耗为317ｋW·h，约占全年用电量的13.9％，平均夏季空调能耗指标为4.58ｋW·h /ｍ2。该地区住宅空调能耗平均水平较低，不同住户的空调能耗差异大。住户的空调使用行为模式仍是当前影响住宅夏季空调能耗的主要因素。

随着城镇居民生活水平的提高，住宅空调的保有量持续上升。2001-2011年，我国住宅夏季空调用电量增长了5.4倍，2011年我国城镇住宅夏季空调总耗电量为520亿ｋW·h，占住宅总能耗的10.4%。当前研究者多采用调查电费账单或现场抄表的方式获取住宅逐月运行电耗数据，以分析住宅夏季空调能耗水平。近年来，研究者调研得到的住宅夏季空调运行能耗结果见表1，当前住宅的夏季空调能耗整体处于较低水平，不同研究者的调查结果离散度较大，且空调运行能耗数据与所在城市的气候关联性并不明。有研究者指出，住宅夏季空调能耗较低的主要原因是居民“部分时间、部分空间”的使用行为模式，即大部分居民仅在室内有人且感觉到热的时候开启空调，在离室或睡觉时关闭或延时关闭空调，这在很大程度上缩短了整个夏季空调的运行时间。

近年来，随着上海地区住宅空调的普及率逐年提高，跟踪研究该地区的住宅空调能耗意义重大。为此本课题组在上海市多个小区开展调查研究。

本课题组与某小学合作开展调查工作。调查问卷包括家庭住宅基本信息、2014年逐月电量抄表数、抄表日、逐月用电量、逐月燃气用量等信息。其中，家庭住宅基本信息包括家庭人数、户型、建筑面积、房间空调数量、生活热水形式等。

本次调查共发放512份问卷，返回完整问卷433份，将调查获得的逐月用电量数据拆分，得到空调的用电量。家庭加热生活热水有2种形式：电加热和燃气加热。使用电热水器的住宅加热生活热水的用电量会随季节变化，从而引起空调用电量分析误差，因此将使用燃气热水器的住户作为分析对象，则有效住户数为332户。

本次调查获取能耗数据的时间段为2014年1月至2015年2月，包含1个夏季（6月1日-9月30日）、2个过渡季（4月1日—5月31日，10月1日—11月31日）。由于不同住户的抄表日有差异，所以首先进行抄表日的修正，再计算逐月能耗数据。

利用逐月的能耗数据计算住宅夏季的空调用电量，使用改进型抄表拆分方法，该方法在住宅夏季用电量基础上，扣除住宅基础用电量和电风扇 的用电量，获得住宅夏季空调用电量，具体算法如下：

式（1）、（2）中ea为住宅夏季空调用电量，ｋW·h；et为住宅夏季总用电量，ｋW·h；eb为住宅基础用电量（eb＝过渡季月均用电量*夏季月份数），ｋW·h；ef为住宅夏季电风扇的用电量，ｋW·h；nf为住宅电风扇的台数；Ne为1台电风扇的功率，W；nd为夏季天数，d； nb为空调季平均每台电风扇每天运行的时间，h/d 。电风扇的功率按40W估算，每天的运行时间按照3h 估算，数量按照主要房间的数量计算。

3.1 住宅空调数量调查结果

本次调查中住户安装的空调数量为1-6台不等，计算得到平均的空调数量为2.75台/户。住宅空调安装数量比例如图1所示，安装2-3台空调的住宅比例最高。

家庭住宅基本信息见表2，房间数为客厅、卧室等可能安装空调的房间数量，不考虑卫生间和厨房等附属房间。从表2可知，该地区住宅空调安装比例很高，户均约拥有3间空调房间。按照每个房间安装1台空调计算空调需求量，利用实际安装的空调数除以空调的需求量（卧室和客厅数量之和）可得到目前上海地区住宅的空调装机率。调查得到平均空调装机率为78.3%，住宅空调的安装率处于较高水平。

3.2 住宅空调能耗调查结果与分析

2014年住宅逐月用电量如图2所示，住宅月平均用电量为189.4ｋW·h，年平均用电量为2272.6ｋW·h。夏季用电高峰出现在7月，峰值特性显著。

按照式（1）计算得到夏季空调用电量，并按住宅夏季空调用电量从小到大排序，结果见图3，住宅单位面积的夏季空调用电量见图4。

其 中住户的夏季空调平均用电量为317ｋW·h，占全年用电量的13.9%左右。计算得到住宅夏季单位面积空调用电量为4.58ｋW·h/ｍ2，对比Long等人于2001年在上海地区调查得到的夏季空调用电量4.3ｋW·h/ｍ2，未观察到空调能耗的显著增长，总体仍处于较低水平，这说明该地区住户夏季使用空调的“部分时间、部分空间”的行为模式并没有改变。

值得注意的是少数住户的空调能耗水平很高，最高达到23ｋW·h/ｍ2，约为平均值的5倍。从图5可知，单位面积空调用电量处于0-5ｋW·h/ｍ2 区间的住户数量占比最大，达到67%。住户的单位面积空调能耗差别较大。

3.3 空调能耗与住宅面积、空调装机率的相关性分析

住宅夏季空调用电量与住宅面积的关系如图6所示，随着住宅面积的增加，平均空调用电量略有增加，但回归方程的拟合优度R2极小，空调能耗与住宅面积没有明显的相关性。住宅空调的装机率与住宅夏季空调用电量关系的误差如图7所示。

从图7可以看出，同一装机率水平下住宅的夏季空调用电量处于一个较大的区间范围，随着装机率的提高，平均空调用电量变化不显著。由此可知住户夏季空调用电量与空调装机率的关系不明显。

1、上海地区住宅空调应用普遍，平均的空调数量为2.72台/户。按照每个房间1台空调计算，目前的装机率水平为78.3%。

2、住宅夏季空调用电量仍处于较低水平。调查得到2014年该地区的夏季单位面积空调用电量为4.58ｋW·h/ｍ2，户均夏季空调用电量为317ｋW·h，约占全年用电的13.9%。

3、住户之间空调能耗差异显著。分析发现，夏季空调能耗指标为0-22.86ｋW·h/ｍ2。空调用电量高的住户，空调使用时间长，开启房间多，应优先鼓励该类型住户采用高能效比的空调设备，以有效降低空调能耗，节约运行费用。

4、建筑面积、空调装机率在一定程度上反映了住户的收入水平，分析发现该因素对住宅空调用电量影响不显著。可以推断住户的空调使用行为模式仍然是当前影响住宅空调能耗的主要因素。

作者：同济大学　郑顺　周翔　张静思　周宇翔　牟迪　张旭

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