引言国际能源署(IEA)和美国能源信息署(DOE)的调查结果显示，2017年全球公共建筑的能源消费量约为20.1亿吨标准煤，约占世界总能源消费量的10%。办公建筑的能源消耗约占世界公共建筑能源消耗的20%。我国公共建筑单位面积能耗从19.19千克标准煤降至17.50千克标准煤，其中大型公共建筑贡献最多，单位面积能耗从32.58千克标准煤降至27.75千克标准煤。大型公共建筑的单位面积能耗是其他建筑的3倍左右，节能潜力较大。人行为模式具有复杂性、不确定性等特点。Herkel[1]等认为，不同季节人员的开窗行为不同。Nicol[2-3]等基于对数模型分析发现，开窗行为与室外气温有着对数关系。Zhang[4]等在一些建筑中，采用自然通风的方式深入分析了窗帘使用情况的影响因素。张蕴[5]通过模拟得到各时段外窗的使用与建筑能耗间的关系。曹彬[6]实测4个地区建筑室内环境的人员主观满意度和相关人员行为模式，结果显示，温度在较舒适的区间时，人员的衣着在很大程度上取决于室外空气温度。王闯[7]在考察人行为所具有的时间作息、随机等特点的基础上，建立了人员移动和控制动作的基本模型。目前，人行为模式对建筑能耗方面影响的研究较少。文中从问卷调研、实地测量、建模分析这3个维度对严寒地区办公建筑人行为模式进行深入研究，了解其特征，进而提出更为精确的预测模型。1研究方法1.1实测对象及方法试验测试时间为2020年6~7月、11~12月。办公建筑位于阜新市，该地区为辽宁省西部的低山丘陵区。选取4个房间，分别位于第2层、3层，每层各两间办公室，相同楼层不同朝向各1间，不同楼层相同朝向办公室的房型相同。4个办公室的空调形式为各室配备独立挂式/立式空调进行制冷，冬季集中供热。监测房间参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.004.T001表1监测房间参数编号楼层人数窗户朝向外窗形式用能设备有无空调A二楼6东普通推拉电脑、电暖壶等有B二楼4南普通推拉电脑、电暖壶等有C三楼6东普通推拉电脑、电暖壶等有D三楼4南普通推拉电脑、电暖壶等有人行为模式测试主要由问卷调研和摄像机-人工记录两部分组成。得到相关人员许可后，在测试房间布置摄像机记录室内人员行为，由测试者读取记录，人工整理数据。该过程主要记录人员到达和离开办公室的时间点、在室内停留的时间段、使用空调情况（温度、使用时间）等。室内环境参数包括室内温度、室内相对湿度等。测试选用小米温湿度传感器搭配无线网关进行远程监测。室外环境参数包括室外温度、室外相对湿度、室外风俗等。1.2模型建立根据实测数据，模拟不同空调使用模式、作息时间、开窗方式条件下建筑能耗的变化。利用SketchUp (SU)软件完成建模，通过Open Studio插件完成数据转换，将几何模型导出为idf文件，最后使用Energy Plus软件进行相关能耗模拟。建筑模型中，室外温度、室外相对湿度等气象参数从国家气象科学数据中心获取，围护结构参数模拟标准层住户，不包括顶层，由于门开启时间较短，忽略门的通风，完全通过窗户进行通风换气。人员密度、照明以及设备的功率密度值参考《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2015）。1.2.1夏季空调行为模式一（室内人员情况）室内人员情况设置空调开启时间段占比较高，因此根据人员在室内时间段概率设置使用空调行为模式，并在此基础上，设置常用温度范围，以此量化不同温度下的能耗差异。空调开启时段：工作日8：30~11：30、13：30~17：30开启空调，其他时段关闭。空调温度设置：分别设置23 ℃、24 ℃、25 ℃和26 ℃。外窗开启时段：7：00~9：00开窗，其余时间段关闭。1.2.2夏季空调行为模式二（人员感受）由人员感受使用空调行为模式占比较高，根据人员感受设置使用空调行为模式。空调开启时段：工作日8：00~19：00，空调根据室温启停。空调温度设置：室温升至28 ℃时开启空调，室温降至25 ℃时关闭空调。外窗开启时段：7：00~9：00开窗，其余时间段关闭。1.2.3夏季空调行为模式三（空调开启时间段）由常用空调开启时间段设置使用空调行为模式，即上班开启，下班关闭，空调温度设置为频率最高的温度。空调开启时段：工作日8：00~19：00开启，其他时段及非工作日关闭。空调温度设置：恒定25 ℃。外窗开启时段：7：00~9：00开窗，其余时间段关闭。1.2.4照明行为模式一（室内人员情况）根据室内人员情况设置照明使用行为模式，本次调研与测试结果与规范要求近似，故按照规范《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2015）的时间表执行。1.2.5照明行为模式二（照度需要）根据调研结果，人员感觉暗时开启、感觉亮时关闭的占比较高。行为模式模拟条件设置为：引入自然采光，在照度足够的情况下使用自然采光，当照度不满足要求时开启照明。2实测数据及分析2.1环境参数各房间环境参数如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.004.T002表2各房间环境参数房间编号最值室内温度/℃室内相对湿度/%室外温度/℃室外相对湿度/%房间A最大值28.35031.095最小值17.123-19.021平均值22.6389.371房间B最大值28.55131.095最小值16.721-19.021平均值22.4379.371房间C最大值29.65131.095最小值17.324-19.021平均值23.5389.371房间D最大值27.44931.095最小值16.621-19.021平均值23.1369.3712.2室内人员情况以房间A为例，办公人员的工作日为周一至周五，夏季依靠空调设备制冷，冬天以地暖为主要供暖方式。夏季日常作息时间：对夏季日常作息时间段测试结果进行分析。夏季日常作息时间基本符合“早九晚五”模式，该测试结果与前文调研结果基本符合。冬季日常作息时间：对冬季日常作息时间段测试结果进行分析。冬季日常作息时间基本符合“早九晚五”模式，该测试结果与前文调研结果基本符合。2.3用能设备使用情况2.3.1夏季空调使用情况对空调设置温度测试结果进行分析。空调设置温度集中在23 ℃、24 ℃、25 ℃和26 ℃，且在24 ℃和25 ℃的分布概率最高。该办公室人员对于空调温度设置的行为模式与前期调研情况基本一致。对空调运行时段测试结果进行分析。空调在14：00左右的运行概率明显增加，且房间A、房间C在上午的空调使用概率稍大于其他两个房间，结合问卷调研结果和实地环境参数推断，原因房间A、房间C的朝向为东。由此得到4间办公室人员对于空调使用时段的行为模式。2.3.2照明使用情况对照明使用情况测试结果进行分析。分别对办公室的空调温度设置情况进行概率统计，基本属于“上班开灯，下班关灯”模式，由此得到该办公室人员对于照明使用的行为模式，测试结果与前期调研情况基本一致。2.4开窗行为测试结果对夏季的办公人员开窗时段进行概率统计，夏季开启动作集中发生在7：00~9：00和9：00~11：00两个时间段。结合实地环境参数发现，夏季上午气温上升速度很快，且早上到办公室需要置换新鲜空气，随着气温逐渐上升，开始使用空调，同时发生关闭窗户行为。3典型行为能耗模拟分析3.1夏季空调行为模式将行为模式量化后得到模拟结果，进行综合对比。与其他模式相比，夏季空调行为模式一（以25 ℃为例）在上午及下午时间段的逐时能耗较高，午休时间段的逐时能耗较少。夏季空调行为模式二与夏季空调行为模式三总体相差不大，夏季空调行为模式二在个别时段的逐时能耗高于夏季空调行为模式三。因此，在同样的时间段(8：00~19：00)及同样的开窗习惯（7：00~9：00开窗）下，恒定25 ℃持续开启空调（模式三）比28 ℃开启、25 ℃关闭空调（模式二）更节能。针对夏季空调行为模式一，以空调设置温度t=25 ℃为基准，设定能耗增长率为r，t=26 ℃时，r=11.7%；t=24 ℃时，r=-11.01%；t=23 ℃时，r=-19.88%。结果表明1 ℃温差的r变化量约为10%。3.2照明行为模式2020年7月21日房间A在两种照明行为模式下的逐时照明能耗对比如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.004.F001图12020年7月21日房间A在两种照明行为模式下的逐时照明能耗对比房间A在两种照明行为模式下的逐月照明能耗对比如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.004.F002图2房间A在两种照明行为模式下的逐月照明能耗对比由图1和图2可知，照明行为模式二（亮开暗关）比照明行为模式一（室内人员情况/规范）更节能。考虑人行为模式后，能耗结果会产生较大偏差。4结语以严寒地区某办公建筑为研究对象，通过实地测试对人员行为模式进行量化，运用Energy Plus等软件模拟分析，得到严寒地区办公建筑人员行为模式：夏季开窗行为在7：00~9：00、9：00~11：00时段的概率较高；夏季空调设置温度集中在23 ℃、24 ℃、25 ℃和26 ℃，且在24 ℃和25 ℃的分布概率较高，13：00~14：00左右的空调使用概率明显增加。确定典型行为模式，包括夏季空调行为模式一、夏季空调行为模式二、夏季空调行为模式三、照明行为模式一、照明行为模式二。基于不同典型行为模式进行能耗模拟。同温度条件下，不同行为模式的夏季空调能耗从高到低依次为模式一、模式三、模式二；照明行为模式中，能耗从高到低次为模式二、模式一。根据室内人员情况控制空调启闭的节能效果较好，根据室温交替启闭空调的能耗相对较大；针对照明行为模式，根据实际照度需要的能耗明显少于规范标准的能耗。