蒋友娣

（上海市建筑科学研究院有限公司）

1 引言

受土地资源稀缺和人口聚集的影响，近年来，上海地区高层住宅建设发展迅猛。由于高层住宅景观、通风、采光、出行等方面要优于低层和多层，对于人员包括夫妻、小孩、老人等人数超过3人的家庭，在经济允许条件下，会更倾向选择高层住宅作为居住环境，这将必然导致更多的人对室内居住环境有更高的 要求[1]。

室内居住环境影响因素很多，包括家庭成员结构、收入水平、人员作息时间、空调开启方式、开窗习惯等，其中，住宅建筑室内人员行为对环境影响较大[2]。

本文选取上海某高层典型住户为研究对象，基于连续监测数据，分析人员行为对高层住户室内环境的影响。

2 概况

1）建筑信息

该住户建筑年代为2000年以后建筑，属于7层以上高层楼房，建筑面积147m2，三房一厅户型，客厅面积约15m2。窗户类型为推拉式，可开启面积占整个窗户面积的比例小于 1/3。

2）人员信息

该住户为典型的三代同堂复合家庭，人员包括夫妻、小孩和老人，共五口人，家庭人员基本信息如表1所示。

表1 家庭人员基本信息表

3）设备信息

主要空调设备是卧室壁挂式空调3个和客厅柜式空调1个，每个房间空调单独控制。室内照明均采用普通灯具。室内设有电风扇1个，局部有电暖气，浴室设有暖风机1台。采用燃气热水器供应生活热水。

图1 夏季客厅空调用电量分布图

3 现场测试条件

1）测试地点:该高层住户客厅为测试地点。

2）测试时间: 6 月1日至9月30日0:00 时至23: 00连续监测，包含整个夏季工况时间段。

3）测试仪器:温湿度的测试采用WSZY-1型温湿度自记仪，CO2测试采用EZY-1型二氧化碳自记仪，空调用电功率采用插座式智能型电量监测仪，窗户的开关状态采用智能化磁感应开关状态自记仪，能够自动定时对环境中的磁场状态进行测量，最大磁场感应距离30mm。

图2 夏季客厅室内温度分布图

4 夏季室内环境实测分析

4.1 空调用电量分析

图1为夏季客厅空调用电量监测结果。从图中可以看出，该住户夏季客厅空调开启为间歇运行模式，运行时间内启停较为频繁，开启时间主要集中在7月和8月，6月中旬部分时间也开启了空调，9月没有开空调，属于过渡季节，这跟上海气候条件空调高峰期一致。经计算，6月1日至9月30日空调耗电量为868.5 kW·h，占住户年总用电量比例为35%，客厅空调耗电量较大。

图3 夏季客厅室内相对湿度分布图

4.2 室内温湿度分析

图2 为夏季客厅室内温度分布，客厅室内温度平均值为29.1℃，最大值为35.5℃，最小值为24.1℃。室内温度最大值发生在8月8日11:56，该时刻客厅窗户处于开启状态，室内有人，空调处于关闭状态。室内温度最小值发生在6月10日和14日的上午和下午，共9个值，由于6月室外天气凉爽，空调未开启状态仍能满足室内环境温度要求。客厅相对湿度平均值为66.7%，最大值为93.4%，最小值为33.5%。最大值发生在6月17日早上6:35和6:40，处于过渡季，空调未开启，室内相对湿度较大。可以看出，对于夏季工况，当外面环境不友好时，开窗引起室内外的通风换热对室内温度影响较大。

图4 夏季客厅CO2浓度分布图

4.3 室内CO2浓度分析

图4为夏季客厅CO2浓度的监测结果。由图可以看出，最高值和最低值分别为1237 ppm和469ppm。浓度最高值发生在6月7日16:22，空调和窗户均处于关闭状态，客厅有人停留。最低值发生在9月1日3:18，9月4日4:28，客厅无人停留，空调关闭且门窗打开。通过对CO2的监测数据进行统计分析可知，夏季客厅CO2浓度平均值为630ppm。可以看出，窗户开启状态和客厅人员停留时间对室内CO2浓度有较大影响。

图5 夏季典型周客厅电视机开启状态

图6 夏季典型周客厅空调开启状态

图7 夏季典型周客厅窗户开启状态

图8 夏季典型周客厅温度分布

5 夏季典型周室内环境实测分析

为进一步分析人员行为模式对室内环境的影响，选取了典型周8月5日至8月11日 早6:00至23:00作为分析对象，基于实测数据，分析了工作日和周末人员行为对室内环境的影响。

5.1 人员行为模式

图5为夏季典型周客厅电视机开启状态，从图可以看出，工作日星期一至星期五，人员停留在客厅看电视的时间比较有规律，主要集中在两个时间段，即 11:00～15:00和19:30～21:00。因为该住户家庭有老人，平时在家照顾小孩和家务，所以工作日中午出现电视开启现象。周末星期六和星期日，人员停留在客厅看电视的时间没有规律，但停留时间跨度较长，星期日约一半时间在家看电视。

图6 为夏季典型周客厅空调开启状态，从图可以看出，工作日星期一至星期五，客厅空调开启时间比较有规律，运行时间段主要集中为12:00～15:30和18:00～23:00。周末星期六和星期日，空调运行时间较长，星期日8:00～23:00，空调一直开着。

图7为夏季典型周客厅窗户开启状态，从图可以看出，工作日星期一至星期四，开窗时间主要集中在早上6:00～12:00；周末星期六和星期日，客厅窗户全开。由于周末人员停留客厅的时间较长，人数较多，需要新风，所以窗户一直开着。

5.2 典型周室内环境实测分析

1）室内温湿度

图8和图9分别为夏季典型周客厅温度和相对湿度分布。从图可以看出，客厅温度最大值为35.5℃，最小值为29.0℃。温度最大值发生在8月8日11:56，该天是星期四，客厅窗户处于开启状态，电视机开启，客厅有人停留，但空调未开启。温度最小值发生在8月5日～7日22:26，空调处于开启状态。

图9 夏季典型周客厅CO2浓度分布

图10 夏季典型周客厅相对湿度分布

工作日星期一至星期五11:00～17:00客厅温度偏高，均超过33℃，这时间段里，室内有人，空调处于关闭状态，但是窗户是开启的。可以看出，对于夏季工况，当外面环境不友好时，开窗引起室内外的通风换热对室内温度影响 较大。

周末星期六和星期日客厅温度相对较低，10:00后温度基本处于30℃以内，这主要是由于周末空调开启时间较长，持续不断给客厅降温作用的结果。

由图9可以看出，客厅七天相对湿度变化趋势相似，早上相对湿度较高，室内相对湿度最大值为77.2%，最小值为45.2%。最大值发生在8月5日早上7:06，最小值发生在8月8日12:06。

经计算，客厅温度平均值为31.8℃，方差为2.7，可以看出客厅温度波动较大。这主要由于客厅空调间歇运行，启动频繁，造成温度下降很快，从而引起室内温度波动较大。

2）室内CO2浓度

图10为夏季典型周客厅CO2浓度的监测结果，从图可以看出，客厅CO2浓度最高值和最低值分别为1113 ppm和528ppm，最高值发生在8月6日22:00，客厅有人停留且是人数最多的时间，窗户处于关闭状态。最低值发生在8月5日16:30，客厅电视机处于关闭状态，室内无人，空调关闭且窗户打开。CO2浓度超过1000ppm的时间段发生在8月5日星期一21:20～22:20；8月6日星期二21:10～23:00；8月9日星期五22:40～23:00；8月10日星期六13:21～19:31；8月11日星期日11:41～14:41。空调开启，客厅有人停留，窗户关闭，从而导致室内CO2浓度偏高。可以看出，窗户开启状态和客厅人员停留时间及数量对室内CO2浓度有较大影响。

6 结语

本文以上海某高层典型住户客厅为研究对象，基于连续监测数据，分析了人员行为对高层住户室内环境的影响，得出以下结论：

①该住户夏季客厅空调开启为间歇运行模式，运行时间内启停较为频繁，开启时间主要集中在7月和8月，空调耗电量占住户年总用电量比例为35%，表明客厅空调耗电量大。

②工作日人员停留客厅、空调开启和窗户开启时间均有一定的规律。人员停留时间集中在11:00～15:00和18:00～ 23:00；空调开启时间集中在12:00～15:30和18:00～23:00；开窗时间集中在6:00～12:00。周末人员停留客厅和空调开启时间较工作日长，窗户一直处于开启状态。

③典型周客厅温度平均值为31.8℃，方差为2.7。由于客厅空调间歇运行，启动频繁，造成温度下降很快，引起室内温度波动较大。对于夏季工况，当外面环境不友好时，开窗引起室内外的通风换热对室内温度影响较大。窗户开启状态和客厅人员停留时间及数量对室内CO2浓度有较大影响，当室内处于空调开启、客厅有人停留且窗户关闭状态时，将会导致室内CO2浓度偏高，

④本文针对的高层住户人员行为对室内环境的影响分析，具有代表性和典型性，其分析结果对改善高层住宅室内环境质量有一定参考意义。