摘要:通過對一幢含有三個區(qū)域的商業(yè)建筑的全年能耗的模擬，并根據(jù)《上海公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，將其與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)建筑進(jìn)行對比，探討采用全年能耗或全年能耗費(fèi)用對建筑物進(jìn)行節(jié)能評價時產(chǎn)生偏差的原因，提出了建筑節(jié)能評價方式應(yīng)以建筑全年能耗為基礎(chǔ)還是以建筑全年能耗費(fèi)用為基礎(chǔ)的問題，還需要在今后的工作中做進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能全年能耗 全年能耗費(fèi)用 公共建筑 

Discussion on the method of confirmation of the commercial building energy efficacy

 

Abstract：Based on the simulation about a commercial building with three sections, the reason why there is difference between annual energy consumption and annual energy consumption cost when judging the building energy efficacy is analyzed. And it is suggested that it is difficult to select a suitable one for building energy efficacy assessment, which needs much more work to reach a good result..

Keywords：building energy efficiency, annual energy consumption, annual energy consumption cost, commercial building  

 

1、我國目前采用的節(jié)能建筑的判定

自從上個世紀(jì)國家陸陸續(xù)續(xù)頒布了一系列的節(jié)能設(shè)計法規(guī)，首先從北方開始的住宅節(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)，上海首先開始的公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)^[5]也拉開了國家公共建筑設(shè)計方面的節(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。

建筑物全年能耗評估方法最早出現(xiàn)在ASHRAE的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上，該標(biāo)準(zhǔn)具有很多理論上的優(yōu)點(diǎn)：比如說，允許設(shè)計人員充分展示自己的設(shè)計理念和特點(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)計組織，從多個角度共同協(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)際的操作過程中也遇到了比較大的障礙，一方面是設(shè)計師沒有足夠的時間和渠道進(jìn)行互相交流，同時由于建筑的全年能耗計算需要一個動態(tài)的能耗計算軟件，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)施必須具備一個成熟的軟件平臺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)會在標(biāo)準(zhǔn)和軟件的編制過程中對上海的公共建筑進(jìn)行了軟件上的測試和協(xié)助工程師完成他們的工作。在這個過程中發(fā)現(xiàn)了許多問題，其中比較特殊的、直接影響工作進(jìn)程的問題之一就是如何確定節(jié)能建筑的評價方式，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，用這兩種評價方式的結(jié)果應(yīng)該是一致的，因?yàn)槟芎馁M(fèi)用是能耗與能源價格的乘積，能耗多了，能耗費(fèi)用肯定增加。但是在對具體的建筑進(jìn)行節(jié)能評估時卻產(chǎn)生了偏差。

下面以《上海地區(qū)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，采用Carrier-II為工具，通過對一個建筑的全年能耗費(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)計標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，考慮到國家對能源政策的宏觀調(diào)控，以及鼓勵使用用戶側(cè)不節(jié)能、但在整個能源的生命周期中節(jié)能的空調(diào)方式（比如冰蓄冷），采用的評價方式是基于建筑全年能耗費(fèi)用的模擬，即要求設(shè)計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具體建筑的實(shí)際評價過程。

2.1設(shè)計建筑物的條件

 這里構(gòu)筑的設(shè)計建筑物是一個商場，其具體內(nèi)容是根據(jù)提供的設(shè)計文件生成的，考慮到篇幅問題，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·℃，遮陽系數(shù)0.5；

門的傳熱系數(shù)為6.0W/m2，遮陽系數(shù)0.5℃；

玻璃天棚的傳熱系數(shù)為2.4W/m2·℃，遮陽系數(shù)0.5

2.1.2建筑的空調(diào)系統(tǒng)

該建筑在建筑設(shè)計上分為三個部分，分別稱之為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)。三個區(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)計標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定構(gòu)筑的，同樣考慮到篇幅問題，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·℃，遮陽系數(shù)0. 5；

門的傳熱系數(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0.61RMB/kWh輸入程序，可以進(jìn)一步模擬出該設(shè)計建筑的全年能耗費(fèi)用為：

 2.3.2標(biāo)準(zhǔn)建筑的全年能耗費(fèi)用模擬

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

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

2.3.3對設(shè)計建筑的節(jié)能評估

 為了判定設(shè)計建筑物是否節(jié)能，必須將設(shè)計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：

 

電價為0.61RMB/kWh，天然氣價為2.0 RMB/ M3

上述對比圖表中，從全年消耗的能源總量上說，設(shè)計建筑的三個區(qū)都是節(jié)能的，因?yàn)樗鼈兊娜�年能耗都小于�?biāo)準(zhǔn)建筑物；但是，從年能耗費(fèi)用上說，只有A區(qū)是嚴(yán)格意義上的節(jié)能，因?yàn)樗�的年能耗費(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)計標(biāo)準(zhǔn)》對于建筑是否節(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)約量對設(shè)計建筑物來說也是一個不小的考驗(yàn)。下面僅就上面的建筑對象，探討這30%的形成原因。

在研究對象中，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都是電，在本文的研究中，采用的電價格是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，能源種類是電，冬季采用的熱源是燃?xì)忮仩t，能源種類是天然氣。在本文的研究中，采用的電價格是0.61RMB/kwh，天然氣價格是2.0 RMB/ M3。

按照使用能源種類的不同可以對建筑的能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計建筑和標(biāo)準(zhǔn)建筑的能耗種類主要區(qū)別在于冬季，設(shè)計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計算的話，每消耗1kwh的能量，需要的費(fèi)用是0.29 RMB。也就是說如果標(biāo)準(zhǔn)建筑物冬季消耗1kwh能量，設(shè)計建筑物只能消耗0.48kwh的能量，才能保證設(shè)計建筑的年能耗費(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

隨著上海市和國家公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺，公共建筑的節(jié)能意識正在我國逐漸形成，如何判斷建筑是否節(jié)能則必須構(gòu)筑一個判斷依據(jù)或判斷體系。在這個過程中，《上海公共建筑節(jié)能設(shè)計標(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)然是為了兼顧國家的宏觀能源調(diào)控因素，因此其判斷結(jié)果與國家的能源價格緊密相關(guān)，特別是對于采用不同能源種類的建筑之間的比較，價格的影響更加突出。這就提出了一個全新的問題：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？

我們國家現(xiàn)正在向市場經(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，節(jié)能工作剛剛起步，應(yīng)該鼓勵投資者在國家鼓勵的范疇內(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)。

本文只是對工作過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了初步討論，相信對于節(jié)能建筑的評價問題還需要做大量的研究工作才能有比較圓滿的結(jié)果。

 

參考文獻(xiàn)

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夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，JGJ75-2003. 北京：2003

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