家用热水器绩效统一评价方法研究.pdf

家用热水器绩效统一评价方法研究 Research of the uation System for Household Water Heaters 清华大学 2015.9.16 项目信息 项目资助号 Grant Number 21578 项目期 Grant period 2014.7.1 2016.6.30 所属领域 Sector 建筑节能 项目概述 Project Discription 目前中国市场中家用热水器产品主要有四种类型电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器，几种产品同时并存但能效水平参差不齐 ,差距较大，其中电热水器市场份额约为 50，一次能源效率最低。当前面临的突出问题主要包括 – 不同类型热水器产品能效不可比 – 没有统一的技术评价体系 – 消费者无法判断市场中产品的效率高低 – 国家还没有相应的产业调整策略和推动措施 因此，迫切需要从全局出发，统一考核体系，大力调整产品结构，淘汰高耗能产品，鼓励推广高效节能产品，服务于节能技术升级和节能环保目标的实现。 一方面从技术基础研究出发，制定统一的热水器能效评价体系和计算方法，明确各类产品的能效水平，提出适合我国国情的热水器技术发展路线图；另一方面，根据分析结果，结合国家和地区的节能环保任务，进一步提出当前我国热水器产业结构调整方案，制定国家或地方推动政策，限制淘汰高耗能产品，推广高效节能产品，实现技术升级；并指导消费者选择购买适合自己家庭使用习惯的热水器，理性引导消费。 国际上 ，随着全球气候变化的加剧和节能环保工作的深入，世界各国更加重视技术升级和产品结构合理化。欧盟和澳大利亚等开展了限制淘汰电热水器的法规，2011 年美国将水加热技术作为统一的研究对象，建立了适合多种热水器的评价体系，并出台了相关鼓励政策。 项目成员 Project team 表 1 项目主要研究人员表 序号 姓名 工作单位 职称 1 李俊明 清华大学 教授 2 解国珍 北京建筑大学 教授 3 李红旗 北京工业大学 教授 4 巫江红 华南理工大学 教授 5 成建宏 中国标准化研究院资源与环境分院 研究员 6 李燕 中国标准化研究院资源与环境分院 助理研究员 7 刘猛 中国标准化研究院资源与环境分院 助理研究员 8 刘伟 中国标准化研究院资源与环境分院 助理研究员 10 戴世龙 中国制冷空调工业协会 教授 11 申隽 国际铜业协会广州办事处 经理 /工程师 12 赵凯 国际铜业协会北京办事处 总监 /工程师 13 张秀平 合肥通用机械研究院 教授 14 王汝金 合肥通用机械研究院 工程师 15 钟瑜 合肥通用机械研究院 工程师 16 杨一凡 中国制冷协会 教授 17 张明圣 全国冷冻标准化技术委员会 教授 19 王雷 中国家电协会 教授 20 吴尚杰 中国家用电器研究院 教授 /副院长 21 陈伟升 中国电器科学研究院 教授 /副院长 22 8 人 生产部门专家 关键词 Key Word 热水器；能源消耗；典型家庭用水模式 本报告由能源基金会资助。 报告内容不代表能源基金会观点。 This report is funded by Energy Foundation. It does not represent the views of Energy Foundation. I 摘要 中国家用热水器产品 主要 包括电 加 热 热水器 、太阳能 热水器 、燃气 热水器 、热泵热水器 ，绩效评价 是按照 各自的标准进行 计算评价的，不利于 各类热水器作统一评价。这会导致消费者选择产品 时很容易产生 困惑， 亦 不利于规范市场竞争和产品的技术升级。为了更加客观地对多种热水制备系统 绩效 进行统一的评价，因此 开展了本项研究。 本报告 包括 对研究工作的总结， 其中 用户用水模式调研分析、现有热水器绩效的地区影响分析与建立统一评价系统的分析等。通过在线调查，获得了覆盖全国（除西藏） 30 个省、市及地区的 1277 份有效问卷， 该研究 给出了基于调查分析建立的家庭典型用水模式， 其中 被调查家庭基本用水活动的热水使用率、热水设备选用、用水时间、用水方式以及用水频率等。对四类家用热水器全年能耗的 计算 进行了分析，并将计算结果折算为标准煤， 进行统一的 比较。 并且 基于 结果 分析，对采用一次能源消耗 来 统一评价热水制备系统绩效 ， 进行 了全面的 可行性 比较 ， 给出了上述分析 的 原因及 结果。 清华大学李俊明教授 、中国标准化研究院成建宏研究员、北京建筑大学解国珍教授承担了本项研究。参与研究的主要人员有清华大学马少娟、刘国微、王吉、刘纳，北京建筑大学王蓉、李小双。 II Summary In Chinese market, there are 4 kinds of household water heaters, including electrical water heater, natural gas water heater, solar water heater, and heat pump water heater, it is necessary to build a unified uation to uate their energy efficiency. A unified uation will help us to establish a general standard for the perance uation for all kind of the water heaters. This report presents some research results on the uation. The water heaters include electrical storage water heater, solar water heater, gas water heater, air source heat pump water heater. The research was based on survey of the heat water users from 30 provinces of China, and obtained 1277 questionnaires. It established a prediction of the custom for hot water use of the China. The energy consumption and the environmental effect were analyzed for the 4 kinds of the water heaters. The researchers involving this project are as following Professor Jun-Ming Li, Tsinghua University, Professor Jianhong Cheng, China National Institute of Standardization, Professor Guozhen Xie, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Ms. Shaojuan Ma, Mr. Guowei Liu, Mr. Ji Wnag and Dr Liu Na, Tsinghua University. III 目录 第 1 章 绪论 1 国际热水器市场的政策 . 1 国内热水器的发展 . 2 研究意义与方法 . 3 第 2 章 家庭式用热水量调查报告 5 基本概念 . 6 2.1.1 家用热水设备 6 2.1.2 典型用水模式 6 2.1.3 城镇和乡村 6 2.1.4 建筑热工分区 8 家庭热水使用模式调研 . 8 2.2.1 用水活动的理论分析 9 2.2.2 影响因素的理论分析 11 2.2.3 问卷设计 14 2.2.4 调研理论与方法 15 2.2.5 执行策略 18 样本评估 . 19 2.3.1 有效性处理 19 2.3.2 误差评估及处理 19 2.3.3 样本质量评估 21 中国家用热水器典型使用模式 . 23 2.4.1 家庭背景分析 24 2.4.2 家庭用水模式分析 28 2.4.3 中国家用热水器典型使用模式 40 家庭式用热水量 . 44 第 3 章 热水器能耗计算方法 50 电热水器能耗计算 . 50 燃气热水器能耗计算 . 52 电辅助太阳能热水器能耗计算 . 53 空气源电辅助热泵热水器能耗计算 . 57 第 4 章 能耗计算结果及分析 59 标准煤消耗的对比 . 59 一次能源的消耗的对比 . 62 第 5 章 热水器能效状况 68 IV 5.1 电热水器能效及环境影响 . 68 5.2 燃气热水器能效及环境影响 . 70 5.3 电辅助太阳能热水器能效及环境影响 . 72 5.4 空气源热 泵热水器能效及环境影响 . 73 第 6 章 环境影响评价结果及分析 76 第 7 章 结论 79 致谢 参考文献 1 第 1章 绪论 随着全世界范围内能源供应局势日益紧张，以及公众对于安全和环保 要求 的不断提高 ，节能产品受到了越来越多的重视 。在 家电耗能中 占较大比重的是 采暖、热水 器和空调 等 。 尤其 热水器作为家用电器中的耗能大户， 因此 近几年 来 针对 热水器 节能 的 研究不断 的 在 发展。 节能环保是热水器行业发展 研究 的方向，目前市面上普遍使用的四种热水器（电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器）中，电热水器和热泵热水器使用二次能源电能进行供热，其中尤以电热水器能耗 最 高。我国电力主要由火电厂生产，也就是说运用电热水器加热的能量转换过程是热能在火电厂中转化为电能，经过长距离 输送 ，在消费者家中将电能转化为热能 ， 这中间会浪费很多的资源 。因此从节能的角度出发，逐步淘汰电热水器的大范围使用 是 有效的节能手段 。 考虑到特殊情况的存在，在其他热水器的使用受到限制的情况下，可以保留电热水器的使用。 国际热水器市场的政策 随着能源消 耗 、环境污染 的 问题 的 日益严重 ， 全球的 热水 制备系统 行业是在满足舒适 、便捷等 基础 需求 的 前提下 ， 其 技术是 朝着 更为节能环保的 方向 发展 。国内外相关部门 也采取不同的政策 促进 节能环保的 热水器 在 市场 中扩 展 消费 。 欧盟在 2005 年，发布了节能产品的生态设计要求，即 EuP 指令， 在 2007 年，制定淘汰电加热热水器路线；在 2011 年，逐步淘汰带电辅助加热的太阳能热水器；在 2013 年，欧洲市场上禁止销售电加热热水器，只 允许 存在冷凝式燃气热水器、带冷凝式燃气热水器辅助加热的太阳能热水器和空气 源热泵 热水器销售。 从 1978 年起，美国联邦政府开始全力推动太阳能的利用，联邦政府对装设太阳能系统的住宅补助 50的费用；从 1980 年以后财政部制定了能源设备的减税办法；从 2001 年开始美国节能法规定，购置 空气 源热泵 热水器、太阳能热水器等节能环保设备，居民该项支出额的 30可以抵所得税， 还 根据不同 地区 的能源使用2 方式 及生活方式 ，推广太阳能热水器或者 热泵热水器 的使用 。 日本在 1973 年第一次石油危机爆发后 ，逐渐淘汰 燃油热水器，推广 使用 适于本地 实情 的燃气热水器 。 1995 年日本制定了“绿色政府行动计划”，要求新设建筑物要有效地利用太阳能； 随着 燃气 热水器 技术的进一步发展， 为了 更加安全环保的使用热水器，从 2011 年起对每台冷凝式热水器给予 2 万日元的补助，并要求到2013 年实现本国生产的热水器全部为冷凝式产品。 2006 年，日本政府对热泵热水器的补贴预算高达 125 亿日元，比 2004 年增长了 55 亿日元。到 2010 年，日本计划全国热泵热水器的使用量要达到 520 万台。 各个国家 都在采取不同的措施来推广 使用 燃气热水器、太阳能热水器和热泵热水器 从而 淘汰电热水器 ， 而我国 热水器 市场 中 占 主导地位 的 是电热水器。 由于环保节能观念的 越来越 普及 ，更多的绿色 节能 产品越来越受到市场的 青睐 ，在政府提倡的节能减排可持续发展政策中，逐步 淘汰 电热水器 将 提上日程 ， 但是目前还 没有 充分详细 的 数据 标定各种 热水器 的 能耗 和 污染 的等级 并 统一分析 ， 该报告就 是 针对全国不同地区的环境差异，详细的 计算出 在不同季节各种热水器的能耗和污染 的情况 ， 并统一 分析 及 对比 ， 为政策的 制定实施 提供 详 实的理论 依据 。 国内热水器的发展 近几年来国内随着热水器在 工业与民用建筑中的广泛应用，热水器技术与设备得到 了 很大的发展 。 在各种因素的影响下， 各种 热水器 储水式电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、 空气源热泵 热水器 获得不同程度的发展，且具有各自的发展特色和技术优势。 在 2012 年热水器市场相比较家用电器行业整体发展的低谷，仍然实现了销售量 1700 万台的成绩，保持了 10％左右的平稳增长 [1]。据了解， 2013年 前三季度 ，热水器产品的零售量 同比增 加 5.0， 达到了 2126 万台 ，其中燃气热水器获 得 的 增幅 最 大， 但 电 热水器仍然是 占有 市场的主流 [2]。 热水器的快速发展， 无论是电热水器、燃气热水器还是 空气源热泵 热水器都已经 实行了能效等级标识制度 。 标准推出 是 可以 影响整个热水器市场 的 ， 虽然 电热水器和 燃气热水器的相关标准 在一定程度上 对提升 电 /燃 热水器产品的能耗水平3 起到 了 一定 积极 得 推动作用 ， 但是对 于 2013 年 10 月开始实施的 热泵热水机（器）能效限定值及能效等级 标准 中 ，普通家用 空气源热泵 热水器设定了“静态加热式 COP≥3.4、循环加热式 COP≥3.7”的最低能效门槛， 而 市场上 在售的空气能热水器产品所标示的能效，都能 够 达到 甚至 超过国家的最低能效要求 ① ， 不 能够 有效的促进 热泵热水器 技术的发展 及市场 的节能 要求 。 热水器标准 能耗计算方法 中 只 针对 一种工况 下 的 能耗 计算 是不够全面的 ， 因为 全国各个地区 用热水量 不同， 使用时 工况不同， 而 能效等级标识 仅仅 针对各自的热水器 之间的 比较 ， 并没有 将 不同热水器之间的能耗 对比 。 为此消费者 在 面对市场上 产品 各自 的 节能宣传 时 ， 很容易 被 误导 ， 例如 电辅助 太阳能热水器 是比较节能，但是在南方 某些地区全年 少见阳光 ， 电辅助 使用时间远远超过 太阳能使用时间 ， 这回会造成资源的闲置和 能源 的浪费 ； 空气源热泵热水器 是市场上 节能减排 的 新宠， 但是 在较为寒冷的东北地区，由于 产品技术问题 从能耗上来说 它 的 消耗可以达到 甚至 超过 电热水器 的 耗 能 。 节能减排 的 呼声日益高涨，国内外对于节能产品生态设计要求 不断 的提高， 可以预见的是， 在 未来高耗能产品将不被鼓励 生产 和使用。 热水器产品能效等级的进一步提升将是必然，统一能效评价体系 将 是 最迫切的 需求 。 目前 市场上的热水器 花样繁多，计算能源消耗 有很多不同的方法 ，但是缺少有效统一的 计算及 评价 方法， 这 将 会影响到整个 热水器 行业的 技术 发展 ， 不利于 节能减排 政策的 制定实施 。 研究意义与 方法 在现行国家标准中，不同类型的热水器采用不同的能效指标，而同类型热水器的能效指标也往往不能准确比较热水器 在不同地区 的实际能效水平。热水器在不同地区不同季节实际能效与额定能效存在较大差距，而厂家在宣传时又往往 只宣传较高的能效值，造成消费者的困惑和市场的混乱，不利于热水器市场的规范① 2014 年国家出台空气能热水器标准 , http// 4 竞争和技术升级 ， 因此统一 家用热水制备系统的能耗 标识 ， 使 热水器能耗 有 更加清晰地等级 划分 ， 满足 消费者和 市场 的需求。 通过 深入挖掘影响家庭热水使用模式的各方面因素， 以调研为手段，抽样调查的地理范围为中国大陆，不包括港澳台。研究所指的家用热水设备为所有能为家庭提供高于环境温度水温的热水设备。主要包括锅、热水器、集中供热、电热水壶以及过水热等。研究所指的生活热水主要包括洗浴、洗脸、洗手、洗脚、做饭、洗菜、洗碗以及洗衣服使用的热水，不包括采暖。 从家庭热水设备的拥有情况、用水方式、用水量和用水时间规律等多个角度探讨家用热水设备典型用水模式； 典型用水模式是指由人口、地域、资源、社会、 经济 和历史以及其包含的各因素等决定的家庭热水使用的来源、使用时间、使用频率、使用和使用方式等，具有地域及时代的特征和规律。 计算出 该模式下的用热水 量 ； 根据建筑热工分区的供水平均温度 计算不同季度 所需 的加热量 ；从而 计算出 单个家庭热水使用 的 耗能量 。在 这种 典型用水模式下， 对比不同地区典型家庭使用不同热水设备的能耗情况。 5 第 2章 家庭式 用 热水量 调查报告 国内目前对用水模式研究的主要目的有研究管网用水变化规律 [3]；生活用水结构、节水器具的节水效率以及再生水的使用需求和意愿 [4]；分质供水以及水价的制定 [5]等。关于现阶段用水模式的研究，其对象主要为自来水，数据来源有统计局发布数据、调研数据、用电磁水表、远传水表远传测数据 [6]。主要数据分析方法有描 述性统计、参数假设检验、回归分析、因子分析、主成分分析、聚类分析、相关性分析和不确定性分析等。 分析工具主要有 Swarm 软件 [7]、 SPSS 软件 [8]等。这些研究与用能的研究是分离的，目前专门研究家庭热水设备用水模式的学术著作还没有。 国外早在上个世纪八十年代就开始了关于家庭用能的研究。比较典型的是 1981 年美国的市场调查杂志上， David J. Fritzsche[9] 分析了家庭能耗与家庭背景因素之间的关系。他站在家庭生命周期角度分析得出，家庭收入及家庭成员工作人数控制家庭能源消耗。家庭能耗与家庭规模、年龄分布、性别、职业、收入、消费行为、孩子的数、季节气候、住房及搬家、种、婚姻等均有一定程度的相关性。 Marvel. Lang 和 James .C. Smith. [10]在 1982 年耗时两年做了对于家庭用能的相关研究，其研究方法主要是抽样调查，样本分析及对比研究。调查用以确定在密西西比州的人口之间的社会地位的差异，家庭能源成本的差异，以及社会 经济 、社会地位的差异对能源消费行为的影响。 Koen-Steemers 和 GeunYoungYun 的研究使用的调查的数据是由美国能源部（ RECS）在 2001 年做的，该数据集由确切的总能消耗信息和住宅的相关的特征的以及住户的信息，包括 50 国家地区收集的 4822 套住房，包括哥伦比亚特区的国家。家庭 特点以及与户主和相关的信息的了解采用个人采访，能源消耗由能源供应部门提供数据信息，数据包括气候，建筑，居住者的行为、社会 经济 特点、系统及其能耗。能源署基于实际总能耗、燃料类型以及气候的分析研究得出加热和冷却是占能源需求的最大的部分 [11]。 2011 年 9 月 25 日中国代表团到德国波恩大学考察的报告资料显示，家用技术已作为一门学科在那里发展，他们拥有家用设备测试设备，有在实际生活中冰箱能源消耗的模型，对洗碗机、洗衣烘干两用机这类的小设备已有标准或发展后的新标准 [12]。国外的这6 些研究较好体现了家庭用能领域的 研究特色和方向，主要从总体的、宏观的以及系统的角度来考虑家庭能耗状况 [13-14]。 基本概念 2.1.1 家用热水设备 本文所指的家用热水设备是锅、热水器、集中供热、电热水壶和过水热等可以由自己决定开闭的能提供高于环境温度的热水设备。其中，锅是指可以用燃料、燃气或者电作为加热能源，使水变热为家庭所用的器具。热水器指的是电热水器（即热式、储水式）、燃气热水器（快速式、储水式）、太阳能热水器、热泵热水器和厨宝；集中供热指的是安在使用者家庭中并由自己控制何时使用何时关闭或者有统一开闭时间的小区热水供应系统；电热水壶是指一种用于自助烧开水的电烧水设备，一般有水沸自动开关或水沸报警装置；过水热主要是北方采暖家庭通过换热器用供暖热水的 热将生活用水由较低温度加热到较高温度，水质可供家庭所有生活热水使用。 2.1.2 典型用水模式 典型用水模式是指由人口、地域、资源、社会、 经济 和历史以及其包含的各因素等决定的家庭热水使用的来源、使用时间、使用频率、使用和使用方式等，具有地域及时代的特征和规律。 2.1.3 城镇和乡村 一方面，由于本课题利用调研的方式对全中国家庭的热水设备的使用情况进行了解，调研必须具有全面性、代表性，城镇和乡村是目前家庭的主要聚集形态，即调研要包含各地区城乡家庭且城乡比例要接近目前的城市化率；另一方面，本研究亦对城乡之间、不同发达程度地区 之间的热水使用状况的异同点进行分析了解。基于这两点原因，就有必要将城镇和乡村的概念界定清楚，以便于后续研究。 统计上划分城乡的规定规定以我国的行政区划为基础，以民政部门确认的居民委员会和村民委员会辖区为划分对象，以实际建设为划分依据，将我国的地域划分为城镇和乡村。实际建设是指已建成或在建的公共设施、居住设施和其7 它设施。城镇包括城区和镇区。城区是指在市辖区和不设区的市，区、市政府驻地的实际建设连接到的居民委员会和其他区域。镇区是指在城区以外的县人民政府驻地和其他镇，政府驻地的实际建设连接到的居民委员会和 其他区域。与政府驻地的实际建设不连接，且常住人口在 3000 人以上的独立的工矿区、开发区、科研单位、大专院校等特殊区域及农场、林场的场部驻地视为镇区。乡村是指本规定划定的城镇以外的区域。 [15] （ 1） 城镇 根据政治地位、 经济 实力、城市规模、区域辐射力等将城市划分为一线城市、二线城市、三线和四线城市及其他地区。在探究具体划分前，需要将这里表达的两个词“城市”和“城镇”的含义讲清楚。第一，基于统计上划分城乡的规定中“以我国的行政区划为基础，以民政部门确认的居民委员会和村民委员会辖区为划分对象，以实际建设为划分依据，将我国的地域划分为城镇和乡村”的规定，可以确定这里的“城镇”与划分一、二、三、四线城市的“城市”相比包括的范围大，但由于三、四线城市的兜底性，导致这两者阐述的范围基本相当。第二，由于这是相对概念意义上的划分，并且随着 时间的变化可能会逐渐变化，官方并没有给出相关定论，但基于此种划分有一定的合理性、有助于理解及简化研究结构，因此我们采用这种形式的划分。结合众多关于一线、二线、三线和四线城市划分的说明，本文的具体划分结果如下所示 a 一线城市 一线城市指的是在全国政治、 经济 等社会活动中处于重要地位并具有主导作用和辐射带动能力的大都市。其主要体现在城市发展水平、综合 经济 实力、辐射带动能力、对人才吸引力、信息交流能力、国际竞争能力、科技创新能力、交通通达能力等各层面，一线城市在生产、服务、金融、创新、流通等全国社会活动中起到引 领和辐射等主导功能。中国的一线城市是北京、上海、广州、深圳。 b 二线城市 二线城市指对本国的 经济 和社会具有较大影响作用的大都市，相对于一线城市影响小些，主要是地域性影响。在城市规模、基建、文化、消费等层面，二线城市一般均领先于本区域其他城市。主要二线城市由除京沪穗深四大一线城市以8 外的省会城市、直辖市、副省级城市、 经济 特区、计划单列市、国务院批准的“较大的市”构成。 c 三、四线城市 三、四线城市是指除了上述一、二线城市的其他城市。 （ 2） 乡村 针对城市来说，乡村是以从事农业为主要生活来源、人口较分散 的地方。一般认为乡村的人口密度低，聚居规模较小，以农业生产为主要 经济 基础，社会结构相对较简单、类同，居民生活方式及景观上与城市有明显差别。 2.1.4 建筑热工分区 我国地域辽阔，不同气候区的室外气候环境有较为明显的差异，划分建筑热工分区的目的是为了保证建筑热工方面的设计与各地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求的同时也较好的符合国家节能排政策，提高 经济 能源效益。原则上讲，不同气候地区因其室外温湿度等情况的不同会导致家庭用水习惯及偏好的不同，故本文研究的热水设备使用模式较为关注气候地区间热水使用模式的异同点。建筑热工设计分区是根据建筑热工设计的要求进行的气候分区。主要依据以空气温度为主的因素考虑气候的情况。以全国各地区最冷月（ 1 月）和最热月（ 7月）的平均空气温度为主要的分区指标，以该地区累年日平均温度≥ 25℃和≤ 5℃的天数作为辅助的主要的考虑因素和指标，将全国 31 个省、市及地区划分为 5 个典型气候区域，按照纬度的变化依次为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、温和地区和夏热冬暖地区 [16]。 家庭热水使用模式调研 科学的调研不是随意的调查，对于全国范围的样本总体如此巨大的家庭调查，本研究只能采用抽样调查的方式。调研方案及执行的科学性直接决定了调研获取样本的科学性、代表性和说服力度。为使调研样本家庭能在全国家庭中具有更强的代表性，调研结果能更好的推及全国范围家庭的情况，本章主要做了如下几方面的工作基于对家庭热水使用活动及其影响因素的分析设计本调研使用的调查9 问卷；利用对样本总体分析 ， 基于抽样调查基本理论确定的合理的抽样方案；结合抽样方案及调研手段制定有力的调研执行策略，以尽力避免调研误差源的干扰，保证调查的顺利的进行；最后使用软件 SPSS（ Statistical Product and Service solutions） 描 述性统计分析结果对调研所得的有效样本进行代表性检查和结构性检查的质评估。 2.2.1 用水活动的理论分析 主要针对洗浴、洗脸、洗手、洗脚、做饭（煮饭、洗菜、洗碗）和洗衣服这六项终端生活用水活动进行逐个研究分析，结合各用途、用水历史发展情况，在理论上探讨现阶段基本生活用水的用 水、用水方式、温度及时间规律。为初期问卷的设计以及后续相关分析奠定理论基础。 （ 1） 洗浴 随着生活水平的提高，家庭生活中人们的洗浴方式逐渐由用锅烧水用盆洗，变为公共浴池洗浴，再变为在家庭浴室中洗浴。目前，在家庭中洗浴主要分为淋浴和浴缸洗浴，家庭中无浴缸及淋浴或条件不容许的家庭还有用盆用毛巾擦洗等方式。很多书中关于洗浴温度的说法各执一词，这里列出其中的三种说法，第一种是按照洗浴温度，洗浴共分为四类 热浴（ 50℃左右）、温浴（ 2040℃）、冷浴（ 520℃）以及冷热交替浴，并且不同的洗浴类型有不同的效果 ，诸如去除污垢和汗液、消除疲劳、促进血液循环等 [17]。第二种是洗澡水的温度超过正常的体温，即 37℃，称为热水浴；低于人体的温度，高于皮肤的温度，即 33℃，叫做温水浴。水温在 34℃ 36℃，利于去垢止痒； 37℃ 39℃，利于消除疲劳； 40℃ 45℃能舒筋活血，发汗镇痛。洗澡水的温度可因时制宜，例如冬天可选择热水浴，夏天可选用温水浴 [18]。第三种与第二种较为相似，其表述为，热水浴温度大约为 38℃ 40℃ ，用手试一下，感觉略有点烫为宜。温水浴温度在 35℃ 左右，用手试，感到稍热。这是一种比皮肤温度略高，比体温略 低，非常适合泡澡的温度。冷水浴水温大约是 20℃ ，是三者中健身效果最明显的一种 [19]。关于洗浴时长，各种研究及说法之间的差别比较大。一般来说，洗澡以洗净皮肤为宜，时间过长，不利于身体健康。最佳洗澡时间为 15 至 30 分钟；有研究表示 10 分钟 时间 是最适宜的时间长度，不能超过 20 分钟 [20]；但还有研究表示，健康人如在温度为 35 摄氏度的水中浸泡 210 小时，出浴后尿就会增多，心脏供血能力增强，体重平均轻 0.5 千克。常泡温水浴，还可使食欲增加，面色变得更红润。由于生活水平的不同，洗澡的方式和频率会有所不同，洗澡的方式、频率、 时间和时长也会随着季节、地域的变化而不同，人们洗澡时对水的压力、温度及洗澡时长等的偏好，洗澡时开关水阀的习惯、家人洗浴的频率的一致性，这些都决定了家庭洗浴热水使用的多少、能耗集中程度等。 （ 2） 洗脸、洗手和洗脚 洗脸、洗手和洗脚是通过清洁使得皮肤处于尽可能无污染和无侵害的状态中，为皮肤提供良好的生理条件。一般洗脸频率为日至少 1 次，正常为 23 次，还可能有更多。洗脸次数多少及习惯会因性别、年龄阶段、职业、受教育水平、地区以及季节等的不同而不同。洗脸的合适水温应在 34℃左右，略高于皮肤温度，但低于体温。洗脸用水有三种方式用盆洗、水龙头冲洗以及两种结合。洗手次数区别于洗脸，多于洗脸次数，频率和次数多少及习惯会因性别、年龄阶段、职业、受教育水平以及职业等的不同而不同。正常上班工作的家庭及人员可能有较大部分的洗手次数不在家里，并且使不使用热水也因人、因地、因时而异。洗手的三种方式与洗脸的相同。洗脚的频率一般为一天 1 次，也有可能因性别和地域的不同使得频率更高或更低。洗脚的方式也有三种，与洗手洗脸相同。 （ 3） 做饭 做饭用水包括煮饭、洗菜和洗碗用水，其时间一般比较集中和固 定。用水用能在三餐时间前后，大部分家庭的规律有相似性，并且养成习惯后就会基本稳定。不同地区、职业及年龄的家庭之间在做饭的用水时间及习惯方面可能会有较大区别，但对于单个核心家庭、联合家庭、二人从业家庭及退休家庭等大部分家庭而言，这些用水时间是相对有周期规律的。其用水的时间和主要受家庭成员在家吃饭次数、人数及用能意识有关。洗菜和洗碗也分三种方式盆洗、水龙头流动冲洗以及这两种结合的方式。洗碗还分手洗和洗碗机洗。做饭、洗菜和洗碗的用水还和生活水平有关，因为这与 每 餐做菜数以及占用的餐具数有关。 （ 4） 洗衣服 洗衣服的方式主要有手洗、洗衣机洗和送洗衣店洗。在家庭中完成的主要11 洗衣服方式为手洗和洗衣机洗。洗衣活动具有一定的规律性，使得洗衣机的使用时间有其特定规律。至于用不用热水也会因地区、季节或者性别而异，也可能会与洗衣机的全自动与否有关。用水的多少可能会与家庭洗衣机的类型有关（波轮还是滚筒）。另外洗衣频率及用水的大小还受家庭成员构成的影响，有需要照顾的老人和小孩的家庭会有较高的洗衣服频率和较大的洗衣服用水。生活水平不仅决定衣物的多少和需要干净的程度，也对家庭洗衣用水的多少有着较大的影响，洗衣店的出现使得生活水平较 高的家庭或者有些地区、季节自己不洗衣服或少洗衣服，比如在北方严寒的冬季，羽绒服、大衣等较厚重的衣物即是如此，自己洗费劲可能还洗不好，不如交给专业的洗衣店洗。 （ 5） 其他卫生活动 家庭其他需要使用热水的活动主要涉及家庭卫生打扫、宠物及洗车等，这与生活水平、家庭居住面积、个人习惯以及所处年龄阶段等相关，变动情况较大。鉴于调研内容太大，亦考虑到被调查者的心理承受能力以及其他综合原因，本次调查主要关注前述家庭基本活动的用水情况。 2.2.2 影响因素的理论分析 为了全面考虑影响家庭用水模式的各因素，更好地解释探讨家庭热 水设备典型使用模式，本文主要从家庭的本质属性、影响家庭热水使用的直接和间接因素、家庭热水及热水设备的供求博弈和影响消费者家庭行为的内外在因素这四个角度出发来考虑搜索影响典型用水模式的因素。 （ 1） 家庭属性 家庭活动行为主体属性主要包括三个方面自然属性，社会属性，精神属性 [21]。 自然属性，是指家庭的规模、代数、年龄构成、男女比例和民族 等，它们决定家庭热水使用的最基本特点，类型是相对固定的几种形式。不同类型的家庭用水模式有不同的特点；相同类型的家庭的用水模式也会因社会属性和精神属性的不同而有较大差 异。 社会属性，是指家庭成员从事的职业、 经济 收入状况等，它们决定了家庭的作息规律或时空分布，影响家庭的用水时间和用水。其中收入又与职业存在一定相关性，因此职业发展阶段决定了其特有的收入层次水平及作息时间规律。这里12 指的收入为城镇家庭的月可支配收入以及农村家庭的月纯收入。 精神属性，是指家庭的受教育程度、用水习惯和节能意识。影响并关系到家庭热水设备使用是否存在不合理或浪费现象。受教育程度会对科学使用以及节能意识的普及起到一定的积极作用。但也有研究表示实际的节能节水与受教育程度呈现负相关关系。 （ 2） 直接间接 影响 人们所有的活动都直接或间接的受到自身或外界的某些因素的影响，一系列的研究 [22]已指出了关于用水行为直接或间接驱动力的一个范围。直接影响因素主要包括气候 /季节的变化、家庭特征（人口、户规模、代数、男女比例、年龄、受教育）、 经济 （可支配月收入 /月纯收入）、居住特点（住房大小、热水设备方便程度）、水资源丰富程度；间接影响因素包括意识（能源危机意识、节能意识）、对供水方的信任、对周围消费者的信任 [23]、周围人的影响和水价。 （ 3） 供求博弈 产品、水资源和能源等的供应方和需求方在不断博弈中寻找平衡点，以期获得更多利益的同时也使得社会资源的利用得到不断的优化。根据家庭能源的供求理论以及代谢理论 [24]。首先，国家整体 经济 的增长，尤其是 21 世纪以来，尤其是“十一五”期间我国 GDP 年均实际增长率达到了 11.2，家庭收入的普遍增加，人们生活水平的普遍提高，热水设备的使用需求更加广泛；其次，家庭规模的小和住房条件的改善等使得对热水设备的数 量 需求增大，需求的逐渐加大使得自1987 年鼎新生产出第一代热水器的形“过热宝”后热水设备和产品技术升级不断的加快，技术 升级使得产品价格降低，使更多的家庭有能力支付热水使用支出的所带来的花费，提高了人们的生活质；另外，产品的多样化使得不同类型热水设备适用于气候不同的全国各个地区；不同地区、不同职业的人们有着不同的作息时间，导致了不同家庭或家庭成员热水使用需求时间的不同；用水用能 量 需求的剧增，引起了能源资源系统峰值时间供应的问题。从供求博弈观点来分析，家用热水设备典型使用模式是一个综合的辩证的发展的问题，不同的时代背景存在着不同的问题，不仅要从各影响因素分离的角度进行讨论，更要从现阶段各因素整体影响的效果来系统的分析。 13 （ 4） 内在外在因素 1 内在因素 现实生活中，消费者的行为表现千差万别，生理及心理活动与特征作为内在因素决定着消费者的行为 [25]。能源资源的消费情况也不例外。生理因素主要是指消费者的生理特征、生理活动等 ， 主要包括人体的年龄、性别以及适应性等方面的内在特征，消费者的一个行为都是以生理活动为基础的，并且通过生理机能的整体协调运动产生和完成的。生理因素的差异可以引起不同的消费需求。以日常洗澡为例，老年人由于活动远远小于年轻人使得其洗澡的频率低于年轻人，因而对水的需求也更少。另外，儿童的洗衣频率一般要高于成年人 。心理因素主要包括认识、情感和意志。认识事物的过程是人们的大脑对客观事物的属性及其规律反映的过程；情感过程是指人们在认识客观事物的过程中自觉或不自觉的参杂在其中的情绪和情感的体验；意志过程表现为消费者根据对消费对象感性或者理性的认识自觉或凭直觉确定购买目标，并据此调节购买以及使用行为。这三个心理过程相互联系并共同作用于消费者的生活以及各方面的行为和偏好。通过对一系列的文献研究，作者发现并预测可能对家庭典型用水模式有影响的意识及心理因素主要为，日常消费观念、人们的能源危机意识、人们对周围人是否节能节水的信任和 对热水使用的满意度。能源危机意识在一定程度上体现了人们的节能意识，能源危机意识强烈就更有可能去节能节水；在能源危机意识一致的情况下，相