上海地區綠色辦公建筑使用者用能行為特征研究

張改景，王利珍，楊建榮 （上海市建筑科學研究院有限公司， 上海 201108）

綠色辦公建筑是重要的公共建筑之一，也是能耗大戶。綠色建筑使用者行為會影響建筑的能耗，深入了解其影響能源消費模式，有助于實現改善建筑能源的目標性能和減少溫室氣體排放建筑能耗。因此，對于綠色辦公建筑使用者的用能特征進行分析，發現用能規律特征，找出建筑終端消費的特征，對于行為節能和需求者用能響應都具有重要意義。但當前鮮有對綠色辦公建筑內的用能行為特征及其節能潛力的量化分析研究。

目前對建筑使用者的研究主要集中在居住建筑和高校建筑。近年來也有學者關注辦公建筑用能行為研究，張劍[1]對廣州兩棟辦公建筑內人員開展了開窗頻率調研，研究發現建筑高度和朝向對開窗率產生影響。于新巧等[2]通過問卷調研的方法對北京、廣州和深圳三地的辦公建筑調研，總結了用能行為特征。虞洋等[3]通過對杭州某辦公建筑的空調行為進行測試，提出了夏季空調開啟率的預測模型。針對辦公建筑用能行為相關研究，學者主要是針對一項或幾項行為進行問卷或測試，還缺乏對綠色辦公建筑的使用者用能行為調研和測試以及較為全面的研究。因此，本文以夏熱冬冷地區上海綠色辦公建筑為例，對使用者的用能行為進行問卷調研和測試，分析綠色辦公建筑使用者的用能行為特征；并運用 K- 均值聚類分析方法，分析了綠色辦公建筑內長期工作者的用能行為特征。該特征分析將為綠色辦公建筑的用能管理政策的制定和綠色辦公建筑的能耗預測等提供數據支持。

1 研究方法

本研究采用使用者問卷和室內環境測試的方法分析建筑內使用者的用能行為特征。

1.1 問卷調研

選取夏熱冬冷地區—上海，對綠色辦公建筑使用者行為進行問卷調研，調研內容包括人員的性別、年齡段、所在辦公室類型。問卷包括了使用者使用主要耗能設備的習慣，如空調、照明燈具和辦公設備等。

1.2 室內環境測試

選取綠色辦公建筑的標準層，在人員工位的桌面上安裝了室內環境的實時監測儀，進行夏季、冬季和過渡季的室內環境實時監測。監測內容包括熱濕環境、光環境、聲環境和空氣品質參數,通過監測數據內分析挖掘，以照度數據為主參考其他環境參數，來剖析建筑使用者的行為模式。

2 研究結果分析

2.1 綠色辦公建筑人員的使用習慣

2.1.1 使用者情況

課題組對建筑內使用者行為模式開展問卷調研。問卷共設置 24 個大類、61 個小類的問題，其中連續變量 9 個，分類變量 52 個。在上海總計收到問卷約 241 份，通過信度、效度兩個指標，對調研結果的科學合理性進行了評價，確認可滿足研究需求。問卷人員年齡、性別分布和使用者所在辦公室類型分布見圖 1。使用者的男女比例基本為 1∶1，被調研者以 18～28 歲居多，占比為 50.4%；其次是 29～39 歲，約29.3%。使用者所處的辦公類型分布較為合理，以封閉式公共辦公室為主，占比為 29.3%，其次為封閉式私人辦公室和開放式公共辦公室或格子間，比例分別為 16.1%、8.7%。

圖 1 問卷人員特征

2.1.2 問卷調研結果

（1）空調。通過問卷詢問了人員在夏季和冬季進入辦公區和離開辦公區時使用空調的行為習慣。圖 2 反映了上海地區的使用者進入辦公室和離開辦公室時的開關空調的行為模式。由圖 2 可知，上海在制冷季和采暖季一進辦公室就開的行為比例約 50%，下班時關閉的比例在 53% 左右。

（2）照明。通過問卷詢問了人員在進入辦公區和離開辦公區時開關照明燈具的行為習慣。圖 3 反映了上海地區的使用者對于照明燈具的開關行為習慣。從圖 3 可知，在照明行為中，上海地區一直開著照明的比例為 65.1%，上海地區使用者室外光線充足時關、暫時離開辦公室時關閉照明的比例分別為 15.6%、8.7%。

（3）辦公設備。圖 4 反映了上海地區的使用者進入辦公室和離開辦公室時的辦公室電腦的開關行為模式。上海地區的使用者在使用辦公電腦方面上班工作時開啟和下班時關閉的比例分別為 73.6%、68.1%。

圖 2 空調使用特征

圖 3 照明行為模式對比

圖 4 辦公電腦行為模式對比

2.2 綠色辦公建筑內使用者工作環境測試

在上海地區選取了綠色辦公建筑案例的室內標準層，安裝了室內環境長期監測儀。儀器可以監測室內環境溫濕度、CO2、PM2.5和照度及在夏季、冬季和過渡季的辦公區照度數據。選取布置在辦公區遠離窗戶的測點結果，獲得空間照度數據結果。根據照明開啟和關閉時間，由此可從照度監測數據中近似得到人員的上班和下班時間規律。

2.2.1 照度

通過對上海地區 6 棟綠色辦公建筑的室內照度監測數據進行收集和處理，可以得到如圖 5 所示的綠色辦公建筑工作日的照度曲線圖。

圖 5 綠色辦公建筑照度曲線圖

由圖 5 可知，6 棟建筑的上班時間較規律，上午 8:00左右打開照明燈具開始上班。建筑工作日照明的關閉時間不同，下午 18:00 正常下班關閉照明，有的建筑到晚上20:00、22:00 和 24:00 關閉照明，有的建筑有中午離開辦公室關閉照明燈具的習慣。由圖 5 綠色辦公建筑的照度曲線可以看出，照明燈具的開關可以分析使用者上下班的工作時間。

2.2.2 工作時間

選擇布置在建筑室內內區的照度測點，以減少天然采光對照度的影響。根據照度實時監測結果和數據特征，依據公式（1）對每個工作日照度數據進行統計和處理，得到 6 棟建筑工作日的照明燈具的開啟時刻和關閉時刻結果。

進一步分析這 6 棟建筑早上照明開啟時刻和下午照明關閉時刻，可以獲得詳細圖如圖 6 所示，獲得下班時間區間的分布密集程度。

圖 6 照明開啟和關閉的時間規律

如圖 6 所示，由（a）和（c）可知這些建筑的上班時間集中在 7：00～9：30，6 棟建筑的早上上班時間平均值為8:10；由（b）和（d）可知這些建筑的下班時間比較分散，存在加班現象，初步分析加班時間主要在兩個時間段（18:43,21:50）（ 21:50,0:57）。

對上海 6 棟建筑的下班時刻數據分別進行箱線圖分析，得到結果如圖 7 所示。

圖 7 上海 6 棟綠色辦公建筑的下班時間段分布

對 6 棟建筑的下班時間用 SPSS 軟件進行 K-均值聚類分析，下班時間統計結果見表 1 。

表 1 各建筑人員下班時間聚類結果

從表 1 統計結果可以看出，不同建筑具有不同的照明開關習慣和人員工作模式。建筑人員作息可分為 3 類，其中綠色辦公建筑 3 和建筑 2 加班情況較少，建筑 4 下班時間較晚，存在 21:00 和 0:05 兩個加班時間點，建筑 5 和建筑 6 還有部分人員加班到 0:00 左右。正常下班時間介于17:00～19:00 之間，加班時間則在 19:40～0:30，可以分為21:30 和 0:00 兩種加班模式。該結果對于建筑能耗預測和建筑末端用電模式分析都有借鑒意義。對于建筑的能耗模擬也可以提供更實際的人員作息時間表。

3 結 語

通過問卷調研和室內測試的方法開展了使用者用能行為特征研究。為分析綠色辦公建筑使用者用能行為特征，對夏熱冬冷地區上海的綠色辦公建筑使用者開展了問卷調研，獲取了使用者關于空調、照明和辦公設備的使用習慣。進一步對上海地區 6 棟綠色辦公建筑的室內環境進行照度測試，采用 K- 均值聚類分析方法，獲得上海地區使用者的加班模式。本文使用者用能行為特征分析將為綠色辦公建筑的用能管理政策的制定和綠色辦公建筑的能耗預測等都提供支持。