周尚前

中建安裝工程有限公司

公共建筑尤其是大型辦公建筑，普遍存在追求過高的舒適標(biāo)準(zhǔn)而忽視能耗，當(dāng)前我國有關(guān)建筑能耗基準(zhǔn)評價工作處于起步階段，建筑能耗基準(zhǔn)評價工具的研究更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外先進(jìn)水平[1]，因此有必要針對辦公建筑展開能耗基準(zhǔn)評價研究。很多國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)都是從對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)約束開始，隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能的提高，逐漸強(qiáng)調(diào)暖通空調(diào)系統(tǒng)的效率，但不同國家在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重上各有側(cè)重。

1 建筑能耗評價方法

表1建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)確定方法，建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)為各類型建筑提供能耗指標(biāo)或評價方法[2]，對某一限定范圍內(nèi)的建筑能源消耗水平具有較高的代表性，通過該基準(zhǔn)評價能源消耗水平的高低。建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)有三種確定方法：模擬計算；多元擬合回歸；其他統(tǒng)計方法。

幾乎所有發(fā)達(dá)國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)都是從規(guī)定不同部位的約束性指標(biāo)和不同設(shè)備的最低效率開始，規(guī)定性方法易于操作，但可能會對建筑的某些部分和相關(guān)設(shè)備要求嚴(yán)格，導(dǎo)致成本過高。因此，隨后出現(xiàn)了對單項數(shù)值進(jìn)行調(diào)整的權(quán)衡判斷法，此方法有利于技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性。計算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展使參照建筑法、能耗限額法和整體能效法應(yīng)運(yùn)而生并逐漸普及，但能耗計算軟件需要隨著技術(shù)進(jìn)步而不斷更新，且軟件認(rèn)證是一項較為復(fù)雜的工作。

表1 建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)確定方法

2 國內(nèi)外建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)比較

2.1 國內(nèi)外建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)比較

表2為國內(nèi)外建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)主要覆蓋范圍。

表2 國內(nèi)外建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)主要覆蓋范圍

圖1所示英、美、日、中四國綠色建筑評價指標(biāo)權(quán)重的比較[3][4][5][6][7]。國內(nèi)外不同標(biāo)準(zhǔn)大多是針對建筑節(jié)能設(shè)計提出的最低要求，對于超出節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的低能耗建筑（零能耗建筑）沒有評價準(zhǔn)則。我國的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容覆蓋尚不夠全面，目前主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)系統(tǒng)兩部分。建筑評估體系上存在一些不足：評估標(biāo)準(zhǔn)片面強(qiáng)調(diào)單項技術(shù)指標(biāo)，缺乏整體性；能耗成本經(jīng)濟(jì)性重視不夠；忽視建筑綜合使用要求與性能的協(xié)調(diào)；部分指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)會導(dǎo)致成本過高。發(fā)達(dá)國家的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，還分別包括熱水供應(yīng)系統(tǒng)、用能成本、可再生能源系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)，將這些內(nèi)容統(tǒng)一從建筑整體能效上考慮，我國最新版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GBT50378-2014已經(jīng)逐步向建筑整體、協(xié)調(diào)、可持續(xù)方向發(fā)展。

圖1 英、美、日、中四國綠色建筑評價指標(biāo)權(quán)重

2.2 國內(nèi)外建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)中重點參數(shù)對比

由表3可見，我國標(biāo)準(zhǔn)墻體、窗戶等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)比歐美要高[3][4][5][6][7]，美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)屋頂傳熱系數(shù)要高于我國，這是因為美式建筑更注重采光、自然通風(fēng)和外觀，屋頂通常設(shè)置可開啟透明天窗，另外在冷水機(jī)組等建筑設(shè)備效率要求方面，我國標(biāo)準(zhǔn)要低于歐美指標(biāo)。

圖2為9個評價體系的建筑能源權(quán)重指標(biāo)[3]，美國LEED和加拿大GBTool能源權(quán)重約25%，德國DGNB中資源消耗和能源需求列在生態(tài)質(zhì)量子版塊下（一次能源需求、能源需求與可再生能源），并沒有給出具體的建筑能源權(quán)重指標(biāo)。德國DGNB體系是世界先進(jìn)綠色環(huán)保理念與德國高水平工業(yè)技術(shù)的結(jié)合，其建筑能耗主要包含采暖、制冷、通風(fēng)、照明等維持建筑正常使用功能的能耗，并根據(jù)建筑在使用過程中的能耗，區(qū)分不同能源種類（石油、電、天然氣及可再生能源等），計算其一次能源消耗量，然后折算出相應(yīng)CO2排放量。德國規(guī)定居住建筑需計算全年一次能耗和可再生能源比例，我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在可再生能源使用方面無強(qiáng)制性要求。英國BREEAM評價體系能源占13%，而在BREEAM（Offices2008）中能源比例較前者上升46.2%達(dá)到19%。鄰國日本是海島國家自然資源緊缺高度重視建筑能耗問題，其CASBEE（NC2010）中能源比例高達(dá)40%，與日本類似同屬亞洲發(fā)達(dá)國家的新加坡其綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)Green Mark中能源權(quán)重達(dá)到更高水平的50.4%，中國綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)中能源權(quán)重指標(biāo)約占25%。

表3 國內(nèi)外建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中重點參數(shù)比較

圖2 國內(nèi)外建筑評價體系能源權(quán)重指標(biāo)對比

2.3 英國EEBPP辦公建筑能耗指標(biāo)

由圖3可見英國EEBPP辦公建筑能耗定額指標(biāo)[8][9]隨著通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式而改變，自然通風(fēng)方式的建筑其能耗中天然氣石油比例要高于電力，而隨著建筑舒適度提高其電力消耗比例大幅度上升，對高品位能源的依賴程度增加，建筑尤其是豪華建筑應(yīng)考慮采用更高比例的低品位一次能源（太陽能、地?zé)崮艿龋瑴p少電力等高品位能源消耗。另外，辦公建筑能耗分析表明實際能耗與建筑面積、空調(diào)系統(tǒng)形式和使用人員密度緊密相關(guān)，建筑面積、空調(diào)系統(tǒng)形式和使用人員密度是影響辦公建筑能耗的關(guān)鍵性因子。

圖3 英國EEBPP辦公建筑全年能耗

3 中美不同標(biāo)準(zhǔn)下南京地區(qū)辦公建筑全年能耗

表4與5列出《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》與ASHRAE 90.1詳細(xì)的不同參數(shù)設(shè)置，我國標(biāo)準(zhǔn)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)組效率方面的要求均低于ASHRAE90.1標(biāo)準(zhǔn)，我國標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)或提高冷源的性能以利于建筑節(jié)能。

表4 夏熱冬冷地區(qū)與ASHRAE90.1中3A地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對比

表5 冷水機(jī)組性能系數(shù)

以南京市某典型辦公建筑為例，分析中美不同標(biāo)準(zhǔn)下辦公建筑能耗，單個房間室內(nèi)面積120 m2，體形系數(shù)0.26，窗墻面積比0.56，新風(fēng)量 30 m3/(h·人)。選取空調(diào)系統(tǒng)為水冷螺桿冷水機(jī)組+燃?xì)忮仩t，室內(nèi)末端為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)，水冷式螺桿機(jī)組按最低性能系數(shù)4.1，燃?xì)忮仩t效率0.8?？紤]南京地區(qū)四季開始時間、持續(xù)時間，設(shè)定供冷期為5月25日至9月25日，采暖期為12月1至2月15日。辦公建筑工作日空調(diào)系統(tǒng)工作時間為7∶00～18∶00，節(jié)假日按照中國法定節(jié)假日設(shè)定。辦公建筑的人員在室率、照明功率密度、電器設(shè)備功率等按《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)置，隨后再與中國標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)地按照ASHRAE 90.1要求設(shè)定各項參數(shù)建立模型。

圖5我國標(biāo)準(zhǔn)與美國標(biāo)準(zhǔn)辦公建筑全年能耗對比，制冷機(jī)能耗、照明和辦公設(shè)備能耗在辦公建筑全年能耗中占有較大的比例，ASHRAE 90.1標(biāo)準(zhǔn)對冷水機(jī)組的能效要求較高，標(biāo)準(zhǔn)中參數(shù)的限定值都比我國標(biāo)準(zhǔn)要求高，因此其制冷機(jī)能耗小于按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》計算的結(jié)果。ASHRAE90.1中規(guī)定的辦公室照明密度為8.8 W/m2，我國《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》2005版中規(guī)定的普通辦公室照明功率密度為11 W/m2，高出ASHRAE90.1標(biāo)準(zhǔn)25%，即使最新版的我國標(biāo)準(zhǔn)辦公建筑照明功率密度9.0 W/m2仍大于ASHRAE90.1標(biāo)準(zhǔn)。水泵、風(fēng)機(jī)和冷卻塔三項在全年總能耗中所占比例較小，我國標(biāo)準(zhǔn)計算結(jié)果略大于美國標(biāo)準(zhǔn)。燃?xì)獠膳矫?，美國?biāo)準(zhǔn)全年耗熱量為132.6 MJ/m2，我國標(biāo)準(zhǔn)全年耗熱量 142.5 MJ/m2，我國標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)忮仩t額定效率80%要低于ASHRAE90.1中89%的要求，因此理論上我國標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)忮仩t供熱能耗要高于于美國標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 我國標(biāo)準(zhǔn)與美國標(biāo)準(zhǔn)辦公建筑全年分項能耗對比

4 結(jié)論

我國現(xiàn)行綠色建筑評價仍局限于“四節(jié)一環(huán)?！睆?qiáng)調(diào)對各分項具體數(shù)值限額，采取類似指標(biāo)清單和簡單判定方式，給出約束性和強(qiáng)制性兩大指標(biāo)，沒有充分考慮到氣候差異、建筑使用差異、能源費(fèi)率變化以及軟件認(rèn)證等因素對于建筑能耗評估的影響，缺乏靈活性和整體能效權(quán)衡。美國ASHRAE體系和德國DGNB屬于世界第二代綠色建筑評估體系，注重整體評價，給出單項評分指標(biāo)但又留有變通余地。隨著我國技術(shù)進(jìn)步和法治水平的提高，應(yīng)借鑒國外建筑節(jié)能經(jīng)驗，結(jié)合我國國情，綜合參照建筑法、能耗定額法和整體能效法的優(yōu)點，完善建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)。