北京市城鎮生活方式的環境與能源調查分析3

凌浩恕 謝靜超 楊 威 王皆騰 朱爾玉

(1.北京工業大學建筑工程學院,北京100124;2.北京市房地產科學技術研究所,北京100021;3.北京交通大學土木建筑工程學院,北京100044)

北京市城鎮生活方式的環境與能源調查分析3

凌浩恕1謝靜超1楊 威2王皆騰2朱爾玉3

(1.北京工業大學建筑工程學院,北京100124;2.北京市房地產科學技術研究所,北京100021;3.北京交通大學土木建筑工程學院,北京100044)

我國現在正處在城市建設的高峰期,建筑能耗已經占到我國總的商品能耗的20%-30%,其中住宅能耗甚至約占到總建筑能耗的60%。盡管如此,但是北京市在住宅建筑能耗這方面的數據還比較缺乏。為了全面了解北京市住宅建筑的室內環境和能耗現狀,于2009年1月至2009年5月分別對北京市7個區中的23個住宅小區和2個農貿市場進行了問卷調查,共發放問卷3000份,其中有效問卷為1692份。問卷內容主要包括:建筑情況、圍護結構、空調情況、生活習性等。在本次調查對象中非節能建筑占14%,鐵窗使用率占到9%,住宅建筑圍護結構節能有待提高;64%的用戶多余1臺空調,99%的住戶空調器的制冷溫度低于北京市提倡的29℃空調溫度;調查結果表明,北京市住宅建筑單位面積能耗為64kW·h/(m2·年),高于中國城鎮水平,為美國的2/3,此外,一些有效的節能行為并沒有引起大家足夠的重視,應加強對節能行為的宣傳。

住宅建筑;建筑能耗;室內環境;生活方式

眾所周知,我國現在正處在城市建設的高峰期。隨著城市建設的飛速發展,我國建筑能耗已經占到我國總的商品能耗的20%-30%[1],其中住宅能耗甚至約占到總建筑能耗的60%[2],而作為首都的北京,建筑能耗遠遠超過了國家平均水平。此外,隨著北京市經濟的繁榮發展,人們生活水平上升、家用電器的種類增加并更加普及以及人們對熱舒適度要求的提高,北京市住宅建筑能耗將繼續急劇上升。盡管如此,但是北京市在住宅建筑能耗這方面的數據還比較缺乏[3]。因此盡快進行北京市住宅建筑能耗調查統計,全面了解北京市住宅建筑能耗對住宅建筑節能工作的全面深入地推進有積極現實意義。基于此,本文對北京市室內環境與能耗進行了問卷調查。

1 調查對象

1.1 調查對象的地理位置

本次調查從2009年1月開始,到2009年5月結束,根據北京市住宅建筑的節能方式和人口分布的情況而選擇了具有代表性的北京市7個區中的23個小區和2個農貿市場。本次調查范圍廣,分布在北京市的二環到六環之間;調查小區數目多,涉及到了北京市城區的7個區的23個小區和2個農貿市場。其中:朝陽區有8個小區和1個市場,海淀區有8個,豐臺區有2個小區,崇文區有2個小區,宣武區有1個小區,石景山區有1個小區,西城區有1個小區和1個市場。

1.2 調查對象的基本信息

從表1可以看到,本調查選擇小區全面,涵蓋面廣。調查所涉及小區的住宅建筑結構形式多樣,有板樓、塔樓以及混合的形式;建筑年代長遠,從20世紀80年代到2004年以后;節能形式復雜,有一步節能、二步節能、三步節能以及非節能形式。

2 調查問卷

2.1 調查問卷內容

本次調查問卷的內容,主要依據盡可能全面的調查北京市住宅建筑能耗的原則設計的,主要包括:建筑情況、圍護結構、空調情況、生活習性等。

2.2 調查問卷的數量

本次調查共發放問卷3 000份,有效問卷1 692份。其中豐臺區251份,朝陽區725份,宣武區110份,崇文區186份,西城區225份,石景山區45份,海淀區482份。

3 北京市住宅建筑能耗的現狀

3.1 住宅建筑的基本信息

3.1.1 建筑年代

北京市1980年前的建筑占1%,1980-1989年的建筑占13%,1990-1999年的建筑占38%,2000-2004年的建筑占40%,2004年以后的建筑占8%。被調查建筑大多集中在實施第一步節能標準以后,甚至還有8%的建筑符合北京市第三步節能標準的要求。因此,從整體看來,被調查的建筑節能性比較好,僅有14%是非節能性建筑,需要進一步的改善。

3.1.2 建筑面積

北京市小于50 m2的建筑占23%,50-70 m2的建筑占26%,70-90 m2的建筑占21%,90-110 m2的建筑占14%,大于等于110 m2的建筑占16%。整體上來說,北京市建筑面積在各個面積階段分布比較均勻。2002年,日本、瑞典和德國這三個發達國家新建住宅平均建筑面積分別是:85 m2、90 m2、99 m2。并且在發達國家,經過長期居住實踐后,已篩選出一個舒適、合理、可持續發展的戶型區間:單套住宅面積在85 m2-100 m2[4-5]。而北京市住宅面積在70-110 m2的建筑占到了35%。在住宅面積方面,北京市未符合發達國家所提倡戶型的建筑約占到了2/3。

3.2 外圍護結構的統計結果

3.2.1 外窗

通過門窗損失的能耗占到全部建筑能耗的40%-50%,其中通過玻璃的能量損失約占門窗的75%[6]。

北京市塑鋼窗框使用率(65%)最高,鋁合金窗框(23%)次之,然后是鐵窗(9%),木窗(2%),其他(1%)。塑鋼窗的隔熱性能遠優于鋁合金窗,因此在條件允許的前提下,盡量選用塑鋼窗框以達到需要的節能效果,因此北京市在窗框材料的改善上仍有很大的節能空間。

北京市建筑雙層玻璃(52%)逐漸代替單層玻璃,但是仍有25%的單層普通玻璃需要改善。此外,雙層中空玻璃占15%,單層吸熱玻璃占到8%,但是吸熱玻璃不適于北京這種寒冷地區[7],雙層中空高透射Low2E玻璃是較好的選擇,考慮經濟條件的限制至少也要選用雙層中空普通透明玻璃。因此,對于北京住宅建筑,在改變玻璃層數和類型進而節約住宅建筑能耗方面,仍具有很大的發展空間。

3.2.2 遮陽方式

北京市住宅除普通布窗簾外,采用遮陽比例不高,用百葉窗占4%,竹窗簾占2%,遮陽蓬占3%,貼紙1%,無遮陽物6%,其他1%。一般來說,在室內懸掛淺色窗簾可隔離40%左右的太陽輻射熱[8],但其效果不如在室外安裝遮陽篷、竹窗簾等,但是安裝遮陽篷可能會建筑整體美觀。因此如何設計合理、美觀的外遮陽是未來研究方向。

3.3 空調情況的統計結果

3.3.1 空調擁有量

圖1為每個小區空調擁有量的統計(橫坐標為小區號碼,其中括號內數字為問卷調查住戶數,下同)。隨著生活水平的提高,人們對于居住環境舒適度的關注越來越高,北京市夏季溫度高,空調已經成為人們必不可少的家用電器,許多家庭都安裝了空調,并且數量不止一臺,逐漸走向一室一臺的趨勢。在北京,沒有空調的用戶僅占5%,而大多數家庭戶均擁有空調兩臺及以上。此外,空調戶均擁有數與收入成正比,因此隨著生活水平的提高,尤其對于中低收入群體,空調數還有較大增長空間[9],建筑能耗也將隨之呈增長趨勢。

圖1 空調擁有量統計圖Fig.1 Statistics on air conditioning number

3.3.2 空調使用頻率

未使用空調的住戶僅占5%,極少使用的用戶占15%,偶爾使用的用戶占45%,經常使用的用戶占35%。這與家庭未擁有空調的住戶相等。因此,有空調的住戶大多都會經常使用或者偶爾使用。進而,北京市住宅建筑能耗會在夏季因空調的大量使用而迅猛增加,夏季用電量過重必成為北京市一個嚴重的問題。

3.3.3 空調制冷溫度

調查可知,北京市住戶在制冷空調節能意識不強,只有1%的住戶制冷溫度在28℃以上,99%的住戶(其中制冷溫度小于等于20℃的占21%,21-24℃的占23%,25-28℃的占55%)溫度設置在最高舒適溫度29℃以下,這必將為夏季用電量的緊張雪上加霜,增加了住宅建筑能耗。

3.4 生活習性的統計結果

3.4.1 乘涼方式

圖2是夏季乘涼方式統計圖。大多數用戶都采用了開窗(26%)或者開窗戶加電風扇(42%)的乘涼方式。小區21運用開窗方式乘涼的住戶超過了60%。在自然通風狀態下,只要室內溫度不超過29℃,相對濕度不超過80%,都會感覺比較舒適,即使有些微熱感,也不會影響人的正常工作和學習[10]。因此建筑設計應盡可能利用自然通風,盡量采用這種節能方式。

圖2 夏季乘涼方式統計圖Fig.2 Statistics on cool method

3.4.2 夏季室內溫度舒適度61%的住戶對于夏季空調房間內的溫度比較滿意,而15%的住戶仍然會覺得熱或者比較熱其中。對于這15%的住戶進行進一步分析,不難發現,這15%的住戶多分布在夏季乘涼方式時住戶普遍為開窗和電風扇或者住戶沒有安裝空調以及住戶沒有任何的遮陽方式的小區中。

3.4.3 節能行為

圖3為日常節能行為的統計圖。在對住戶日常節能行為調查中發現,大多數有效節能習慣已引起大家足夠的重視,執行率在60%以上。但是“為別人推薦節能設備”和“定期對空調等家電進行維護”的執行率很低,分別為18%和27%。為此北京市以后應該加強節能的宣傳。

3.5 建筑能耗的統計與比較

3.5.1 用電費

圖4為每戶月電費統計圖。北京市居民的月平均用電費最高達到600元,其中約有3/4的用戶每月電費在50-200元。進一步分析,居民的平均每月電費為93元,折合標煤為68.1 kg,而北京市在崗職工平均月工資為4 694元[11]。進而電費支出約占到2.0%,略低于中國城鎮居民的比重(2.89%)。

3.5.2 燃氣費

圖3 節能行為統計圖Fig.3 Statistics on energy saving habits

圖5為每戶燃氣費統計圖。北京市居民平均燃氣費用主要集中在30-70元/月,為908戶,占到被調查住戶的60%。進一步分析,北京市居民平均燃氣費為51元,折合標煤為33.9 kg(1 m3燃氣的轉換系數為1.33kgce;1kWh電的轉換系數為0.366kgce)。由此可見,北京市居民平均燃氣能耗是平均電能耗的1.48倍,燃氣能耗大于電能耗。

3.5.3 北京市各區能耗

圖6是北京市各個區能耗調查分析圖。在圖中海淀區人均能耗、單位面積能耗和戶均能耗(圓的面積大小和圓上的數字)都多于其它各區,而宣武區、朝陽區、崇文區、西城區和豐臺區3種平均能耗量相近,此外石景山區能耗量最低,接近于海淀區的1/2,說明北京各區能耗不均衡,經濟發展相對落后的地區,耗能量也相對比較小。

圖4 每戶月電費統計圖Fig.4 Electricity cost per family

圖5 每戶燃氣費統計圖Fig.5 Fuel cost per family

圖6 北京、中國城鎮、美國能耗比較圖Fig.6 Energy consumption comparison in Beijing,China and USA

3.5.4 北京與中國城鎮、美國用能比較

圖7是北京市與中國城鎮住宅建筑以及美國住宅建筑能耗的比較圖。我們在此次北京市住宅建筑能耗調查中發現,北京市住宅建筑人均面積在28 m2,大于中國城鎮住宅面積的25 m2,不僅如此,北京市的住宅建筑單位面積能耗也為64kW·h/(m2·年),也大于中國城鎮住宅建筑能耗水平27 kW·h/(m2·年),進而說明北京市住宅建筑能耗總量遠超過了中國城鎮住宅建筑能耗總量,達到了中國城鎮平均能耗的2倍。此外,美國單位面積能耗為97 kW·h/(m2·年),而北京市的單位面積能耗是美國的2/3。

圖7 北京市各區能耗統計圖Fig.7 Energy consumption in seven districts in Beijing

4 結 論

于2009年1月至2009年5月對北京市七個區的住宅小區進行了約1700份的問卷調查,了解了北京市住宅建筑能耗現狀,通過本次調查可知:

(1)本次調查的北京市住宅建筑人均面積為28 m2,大于中國城鎮住宅面積的25 m2,住宅建筑單位面積能耗為64 kW·h/(m2·年),也大于中國城鎮住宅建筑能耗水平27 kW·h/(m2·年)。北京市住宅建筑能耗高于中國城鎮水平,為美國的2/3。

(2)本次調查住宅中,非節能建筑為14%、鐵窗使用率占到9%、無遮陽的住戶為6%,住宅建筑圍護結構節能有待提高。

(3)從空調的調查統計上,有64%的用戶多余1臺空調,99%的住戶空調器的制冷溫度低于北京市提倡的29℃空調溫度。

(4)一些有效的節能行為并沒有引起大家足夠的重視。其中,“為別人推薦節能設備”和“定期對空調等家電進行維護”的執行率,分別為18%和27%,應加強對節能行為的宣傳。

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Investigation and Analysis into the Indoor Environment and Energy Concerning Beijing Urban Lifestyle

LING Hao2shu1XIE Jing2chao1YANG Wei2WANG Jie2teng2ZHU Er2yu3
(1.The Colloge of Architecture and Civil Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Beijing Real2Estate Institute of Science and Technology,Beijing 100021,China;3.School of Civil Engineering,BeijingJiaotong University,Beijing 100044,China)

Chinese urban construction is in its rush hour now.Building energy consumption has accounted for 20%to 30%of the general commodity consumption in China,and residential energy consumption has accounted for about 60%of the building energy consumption.Nonetheless,the energy consumption data about residential buildings in Beijing is lacking.In order to understand the situation of residential energy consumption generally,a questionnaire survey on the condition of energy consumption was made in twenty2three residence communities and two markets in seven districts in BeijingfromJanuary to May,2009.The total number of questionnaires is 3000,and the number of valid questionnaires is 1692.The questionnaire mainly includes construction condition,building envelope,air2conditioning,life habits,etc.14%of the investigated buildings aren’t energy2saving buildings,and 9%of the investigated buildings’windows are made of iron.Therefore,the residential building envelope should be made more energy2saving.Furthermore,64%of the residents own one redundant air2conditioner and 99%of the residents set the cooling temperature of air2conditioning colder than at 29℃,which is advocated by the Beijing government.Besides,it shows that the energy consumption per unit residential area in Beijing is 38kWh/(m2·y),which is higher than the level of Chinese towns and cities,and is two2thirds of USA.In addition,some effective energy conservation behaviors have not aroused enough attention,and we should strengthen the publicity of energy2saving behaviors.

residential buildings;energy consumption;indoor environment;lifestyle

X24

A

1002-2014(2010)12-0035-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.008

2010-11-13

凌浩恕,主要研究方向為建筑節能。

3北京市科技計劃課題(No.D08040902890802);北京工業大學青年教師基金(No.X1004016200801);教育部留學基金(No.32004016200801)。

(編輯:劉文政)