1、我國(guó)目前采用的節(jié)能建筑的判定

自從上個(gè)世紀(jì)國(guó)家陸陸續(xù)續(xù)頒布了一系列的節(jié)能設(shè)計(jì)法規(guī)，首先從北方開(kāi)始的住宅節(jié)能法規(guī)，到冬冷夏熱地區(qū)和冬暖夏熱^[1-4]地區(qū)的住宅節(jié)能法規(guī)，上海首先開(kāi)始的公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)^[5]也拉開(kāi)了國(guó)家公共建筑設(shè)計(jì)方面的節(jié)能法規(guī)制定的序幕。關(guān)于建筑節(jié)能的界定也從單一規(guī)定熱阻發(fā)展為綜合的判定建筑物全年能耗的方法。

建筑物全年能耗評(píng)估方法最早出現(xiàn)在ASHRAE的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，該標(biāo)準(zhǔn)具有很多理論上的優(yōu)點(diǎn)：比如說(shuō)，允許設(shè)計(jì)人員充分展示自己的設(shè)計(jì)理念和特 點(diǎn)，并可以從能源控制的角度組織包括建筑、電氣、給排水等多工種的有效的設(shè)計(jì)組織，從多個(gè)角度共同協(xié)作，有效控制建筑能耗的規(guī)模。而且可以多工種之間進(jìn)行 有效配合，為建筑節(jié)能的實(shí)施提供更多的空間。但是在實(shí)際的操作過(guò)程中也遇到了比較大的障礙，一方面是設(shè)計(jì)師沒(méi)有足夠的時(shí)間和渠道進(jìn)行互相交流，同時(shí)由于建 筑的全年能耗計(jì)算需要一個(gè)動(dòng)態(tài)的能耗計(jì)算軟件，將有關(guān)的建筑信息、設(shè)備信息、管理控制信息輸入軟件，因此它的實(shí)施必須具備一個(gè)成熟的軟件平臺(tái)和非常熟悉軟 件的建筑工程師，而恰 恰是這一點(diǎn)阻礙了該方法的實(shí)際應(yīng)用。

 

作為上海市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的主編單位，同濟(jì)大學(xué)也是與該標(biāo)準(zhǔn)配套的軟件的主編單位，有機(jī)會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)和軟件的編制過(guò)程中對(duì)上海的公共建筑進(jìn)行了軟件上的 測(cè)試和協(xié)助工程師完成他們的工作。在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題，其中比較特殊的、直接影響工作進(jìn)程的問(wèn)題之一就是如何確定節(jié)能建筑的評(píng)價(jià)方式，是以全年能 耗費(fèi)用的形式出現(xiàn)？還是以建筑全年消耗的能量總和形式出現(xiàn)？

 

從表面上看，用這兩種評(píng)價(jià)方式的結(jié)果應(yīng)該是一致的，因?yàn)槟芎馁M(fèi)用是能耗與能源價(jià)格的乘積，能耗多了，能耗費(fèi)用肯定增加。但是在對(duì)具體的建筑進(jìn)行節(jié)能評(píng)估時(shí)卻產(chǎn)生了偏差。

下面以《上海地區(qū)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，采用Carrier-II為工具，通過(guò)對(duì)一個(gè)建筑的全年能耗費(fèi)用的模擬，探討該偏差的產(chǎn)生原因、以及對(duì)建筑節(jié)能判定的影響。

2、建筑全年能耗費(fèi)用的模擬

在上海市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的編制過(guò)程中，考慮到國(guó)家對(duì)能源政策的宏觀調(diào)控，以及鼓勵(lì)使用用戶側(cè)不節(jié)能、但在整個(gè)能源的生命周期中節(jié)能的空調(diào)方式 （比如冰蓄冷），采用的評(píng)價(jià)方式是基于建筑全年能耗費(fèi)用的模擬，即要求設(shè)計(jì)建筑物的全年能耗費(fèi)用不能大于標(biāo)準(zhǔn)建筑物的全年能耗費(fèi)用。

下面將該原則用于某個(gè)具體建筑的實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程。

2.1設(shè)計(jì)建筑物的條件

 這里構(gòu)筑的設(shè)計(jì)建筑物是一個(gè)商場(chǎng)，其具體內(nèi)容是根據(jù)提供的設(shè)計(jì)文件生成的，考慮到篇幅問(wèn)題，這里僅僅將部分參數(shù)摘錄如下：

2.1.1建筑的熱工參數(shù)

該設(shè)計(jì)建筑的主要熱工參數(shù)如下：

外墻傳熱系數(shù)為0.66W/m2·℃；

內(nèi)墻傳熱系數(shù)為1.4W/m2·℃；

屋頂傳熱系數(shù)為0.80 W/m2·℃；

商店櫥窗傳熱系數(shù)為6.0W/m2·℃，遮陽(yáng)系數(shù)0.5；

門(mén)的傳熱系數(shù)為6.0W/m2，遮陽(yáng)系數(shù)0.5℃；

玻璃天棚的傳熱系數(shù)為2.4W/m2·℃，遮陽(yáng)系數(shù)0.5

2.1.2建筑的空調(diào)系統(tǒng)

該建筑在建筑設(shè)計(jì)上分為三個(gè)部分，分別稱之為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)。三個(gè)區(qū)采用的冷熱源形式有兩種：A、B區(qū)采用空氣源熱泵，新風(fēng)系統(tǒng)采用了預(yù)冷設(shè)備；C區(qū)采用直接蒸發(fā)管道機(jī)組，新 風(fēng)采用了熱回收裝置。

2.2標(biāo)準(zhǔn)建筑物的條件

標(biāo)準(zhǔn)建筑物是根據(jù)《上海市工程建設(shè)規(guī)范-公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定構(gòu)筑的，同樣考慮到篇幅問(wèn)題，這里僅僅將部分參數(shù)摘錄如下：

2.2.1建筑的熱工參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)建筑主要熱工參數(shù)如下：

外墻傳熱系數(shù)為1.0W/m2·℃；

內(nèi)墻傳熱系數(shù)為2.0W/m2·℃；

屋頂傳熱系數(shù)為0.8 W/m2·℃；

玻璃窗的傳熱系數(shù)為3.7W/m2·℃，遮陽(yáng)系數(shù)0. 5；

門(mén)的傳熱系數(shù)為3.0W/m2·℃；

玻璃天棚的傳熱系數(shù)為2.5W/m2·℃，遮陽(yáng)系數(shù)0.5

2.2.2建筑的空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)《上海市工程建設(shè)規(guī)范-公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)建筑采用的冷源為水冷離心冷水機(jī)組，熱源采用了熱水鍋爐。

2.3 建筑物的全年能耗費(fèi)用模擬

2.3.1設(shè)計(jì)建筑的全年能耗費(fèi)用模擬

 根據(jù)上述條件模擬的建筑全年能耗為：

 將電價(jià)0.61RMB/kWh輸入程序，可以進(jìn)一步模擬出該設(shè)計(jì)建筑的全年能耗費(fèi)用為：

 2.3.2標(biāo)準(zhǔn)建筑的全年能耗費(fèi)用模擬

 同樣可以模擬計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)建筑的全年能耗和全年能耗費(fèi)用：

 將電價(jià)0.61RMB/kWh、天然氣價(jià)2.0 RMB/ M3輸入程序，可以進(jìn)一步模擬出該設(shè)計(jì)建筑的全年能耗費(fèi)用為：

2.3.3對(duì)設(shè)計(jì)建筑的節(jié)能評(píng)估

 為了判定設(shè)計(jì)建筑物是否節(jié)能，必須將設(shè)計(jì)建筑物的全年能耗費(fèi)用與標(biāo)準(zhǔn)建筑相比較，比較結(jié)果如下：

 

電價(jià)為0.61RMB/kWh，天然氣價(jià)為2.0 RMB/ M3

上述對(duì)比圖表中，從全年消耗的能源總量上說(shuō)，設(shè)計(jì)建筑的三個(gè)區(qū)都是節(jié)能的，因?yàn)樗鼈兊娜昴芎亩夹∮跇?biāo)準(zhǔn)建筑物；但是，從年能耗費(fèi)用上說(shuō)，只有A區(qū) 是嚴(yán)格意義上的節(jié)能，因?yàn)樗哪昴芎馁M(fèi)用是小于標(biāo)準(zhǔn)建筑物的。這里就產(chǎn)生了判斷上的偏差：以能耗為依據(jù)的判斷與以能耗 費(fèi)用為判斷的依據(jù)，在結(jié)果上不能形成完美的統(tǒng)一。

 

 3 結(jié)果分析

 

《上海公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于建筑是否節(jié)能的判定依據(jù)是該建筑的年能耗費(fèi)用是否不大于標(biāo)準(zhǔn)建筑物的年能耗費(fèi)用。然而根據(jù)上文的模擬分析結(jié)果，如 果要求設(shè)計(jì)建筑物達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，其年能耗量必須比標(biāo)準(zhǔn)建筑小30%。如果排除軟件中模型誤差的影響，這30%的節(jié)約量對(duì)設(shè)計(jì)建筑物來(lái)說(shuō)也是一個(gè)不小 的考驗(yàn)。下面僅就上面的建筑對(duì)象，探討這30%的形成原因。

在研究對(duì)象中，實(shí)際建筑的B區(qū)采用的冷熱源是空氣源熱泵，C區(qū)采用的冷熱源是直接蒸發(fā)管道機(jī)組。這兩者使用的能源種類(lèi)都是電，在本文的研究中，采用的電價(jià)格是0.61RMB/KWh。

在建立的標(biāo)準(zhǔn)建筑模型中，建筑A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)的夏季冷源采用的是離心冷水機(jī)組，能源種類(lèi)是電，冬季采用的熱源是燃?xì)忮仩t，能源種類(lèi)是天然氣。在本文的研究中，采用的電價(jià)格是0.61RMB/kwh，天然氣價(jià)格是2.0 RMB/ M3。

按照使用能源種類(lèi)的不同可以對(duì)建筑的能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)建筑和標(biāo)準(zhǔn)建筑的能耗種類(lèi)主要區(qū)別在于冬季，設(shè)計(jì)建筑冬季使用電為能源，每消耗1kwh 的能量，需要的費(fèi)用是0.61RMB；標(biāo)準(zhǔn)建筑冬季采用的熱源主要是天然氣，按照天然氣的標(biāo)準(zhǔn)熱值6.9KWh/M3計(jì)算的話，每消耗1kwh的能量，需 要的費(fèi)用是0.29 RMB。也就是說(shuō)如果標(biāo)準(zhǔn)建筑物冬季消耗1kwh能量，設(shè)計(jì)建筑物只能消耗0.48kwh的能量，才能保證設(shè)計(jì)建筑的年能耗費(fèi)用不大于標(biāo)準(zhǔn)建筑的年能耗費(fèi) 用。否則將出現(xiàn)上述所謂的判斷偏差。例如設(shè)計(jì)建筑C區(qū)比標(biāo)準(zhǔn)建筑C區(qū)節(jié)約-7.2％，而在年能耗費(fèi)用上卻比標(biāo)準(zhǔn)建筑高7.6％。而且這種偏差隨建筑冬季供 熱能耗的不同而不同，例如建筑A區(qū)，設(shè)計(jì)建筑供熱能耗是制冷能耗的40.5％，而標(biāo)準(zhǔn)建筑則為制冷能耗的31.6%,則導(dǎo)致了實(shí)際建筑年能耗與標(biāo)準(zhǔn)建筑年 能耗差異是-28.7％，而能耗費(fèi)用差異只有-1.33％。

4 結(jié)論

隨著上海市和國(guó)家公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，公共建筑的節(jié)能意識(shí)正在我國(guó)逐漸形成，如何判斷建筑是否節(jié)能則必須構(gòu)筑一個(gè)判斷依據(jù)或判斷體系。 在這個(gè)過(guò)程中，《上海公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》率先采用的是建筑全年能耗費(fèi)用的判定方法，其出發(fā)點(diǎn)當(dāng)然是為了兼顧國(guó)家的宏觀能源調(diào)控因素，因此其判斷結(jié)果與 國(guó)家的能源價(jià)格緊密相關(guān)，特別是對(duì)于采用不同能源種類(lèi)的建筑之間的比較，價(jià)格的影響更加突出。這就提出了一個(gè)全新的問(wèn)題：如何在真正意義上的節(jié)能建筑和規(guī) 定的節(jié)能建筑之間權(quán)衡？

我們國(guó)家現(xiàn)正在向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，其運(yùn)行的基本依據(jù)是經(jīng)濟(jì)杠桿原理。因此，從現(xiàn)階段說(shuō)，節(jié)能工作剛剛起步，應(yīng)該鼓勵(lì)投資者在國(guó)家鼓勵(lì)的范疇內(nèi)采用既節(jié)能又便宜的建筑能源系統(tǒng)和設(shè)備。但是，從可持續(xù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益看，如何確立真正意義上的節(jié)能建筑則是最終的追求目標(biāo)。