评价指标体系的初步研究节能建筑
来源：UC论文网2015-11-22 20:21
摘 要 ：本文介绍了目前已有的三类节能建筑评价指标和方法，并分别分析了各类方法的特点，而且简单介绍了我国既有的建筑节能设计标准中所采用的评价指标，最后提出应根据我国
摘 要：本文介绍了目前已有的三类节能建筑评价指标和方法，并分别分析了各类方法的特点，而且简单介绍了我国既有的建筑节能设计标准中所采用的评价指标，最后提出应根据我国的实际情况科学地建立起适用于我国的节能建筑评价指标体系。
关键字：节能建筑 评价指标 评价方法
0 前言
自上个世纪以来，由于无节制地消耗能源，使得CO2等温室气体的浓度逐年剧增，全球温度也随之升高，引发了气候异常、生态破坏等现象，业已危及到人类生存的基本环境。此外，随着我国石油、煤炭、电力等能源价格的不断上涨，全社会节约能源的问题已经摆在中国每一个行业面前。而能耗占到社会总能耗30%的建筑行业更是成为重点节能对象。小到一家一户，大到一个城市一个行业，建筑节能已经成为迫在眉睫的问题。
近年来，大批新型建筑节能技术得到了广泛的推广及应用，一系列与节能相关的标准（如2005年7月1日起正式实施的《公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）》等）也相继出台，对各种建筑提出了节能要求。正确评价建筑的节能效果，合理推广适用的节能技术和措施已成为实现建筑节能的关键。清华大学建筑学院教授江亿院士曾表示：“要使建筑节能的推动模式真正运转起来，其关键是给出建筑能耗指标，建立起建筑能耗评估体系。[1]”因此，建立节能建筑评价指标体系，是进行建筑综合节能评价的基础性工作，其科学合理性直接影响着评估结果的准确性。
在各国的建筑节能设计标准或规范中，节能建筑的评价指标或方法主要分为三类：规定性指标（Compulsory Index）、性能性指标（Performance Index）和建立在建筑能耗模拟基础上的年能耗评价。本文介绍了目前已有的这三类节能建筑评价指标和方法，并分别分析了各类方法的特点，而且简单介绍了我国既有的建筑节能设计标准中所采用的评价指标，最后提出应根据我国的实际情况科学地建立起适用于我国的节能建筑评价指标体系。
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规定性指标（CompulsoryIndex）主要是对各能耗系统，如围护结构（墙体、屋面、门或窗）的传热系数、体形系数、窗墙比和遮阳系数，以及采暖、空调和照明设备最小能效指标等，所规定的一个限值，凡是符合所有这些指标要求的建筑，运行时能耗比较低，可以被认定为节能建筑。属于此类的参数有围护结构各部位的传热系数K（即许多欧洲国家所说的U-Value）或传热热阻R、热损失系数（规定每度室内外温差单位时间每平方米建筑面积的热损失不超过法定的指标，W/m2℃）、空调系统的季节能效比SEER（Seasonal EnergyEfficiency Ratio）、供热季节性能系数HSPF（HeatingSeason Performance Factor）、综合部分负荷值IPLV（IntegratedPart Load Value）、能效比EER（EnergyEfficiency Ratio）和性能系数COP（CoefficientOf Performance）等。
然而，如今的建筑设计日趋多样化和个性化，许多建筑往往不能完全满足这些规定性指标的要求，例如南向外墙采用大面积玻璃窗导致南向窗墙比超标、建筑体形复杂多变导致体形系数过大等等。因此，这种分项的规定性指标由于过于具体，而且各个指标之间相互独立、缺乏有效的关联，故无法进行建筑各部分能耗的综合分析。此外，由于各个指标规定得太过死板，也在一定程度上限制了建筑师的设计自由和创造性。
2 性能性指标
性能性指标（PerformanceIndex）不具体规定建筑局部的热工性能，但要求在整体综合能耗上满足规定要求，某一节能目标可以通过各种手段和技术措施来实现。它允许设计师在某个环节上有一定的突破，从而给了设计师较大的自由发挥的空间，这样一来鼓励了创新，满足了设计师在自由设计和建筑节能规范控制两方面的需求。此类指标对于围护结构有总传热值OTTV（OverallThermal Transfer Value)和周边全年负荷系数PAL（PerimeterAnnual Load）等评价指标，对于空调系统则有空调能源消费系数CEC/AC(Coefficient of Energy Consumptionfor Air Conditioning )等评价指标。下面对一些目前国内比较关注的性能性指标作个简单的介绍。
2.1 传热值OTTV
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2.2 周边全年负荷系数PAL
周边全年负荷系数PAL由日本在1980年提出，是一个反映减少建筑外围护结构能量损失的节能指标，其定义如下：
PAL计算以下数项建筑负荷。全年负荷的计算要根据房间的用途和使用时间分别进行，并将供冷负荷和采暖负荷加在一起进行合计。
（1）室内外温差形成的外壁、窗等的传热负荷由于室内外温差造成的围护结构热（冷）损失；
（2）通过外壁和窗的日射热；
（3）周边区的室内发热量；
（4）新风形成的负荷[2]。
2.3 空调能源消费系数CEC/AC
空调能源消费系数CEC/AC由日本空气调节和卫生工学会在1980年提出，是空调设备系统能量利用效率的判断基准。它等于空调设备一年的能量总消耗与假想空调负荷全年累计值之比，因此CEC值越小，表明空调设备的能量利用效率越高。
在日本，工程师在完成空调系统的设计之后，必须进行CEC系数的计算。如果计算所得的CEC系数大于建筑许可值，则空调系统设计必须重新进行修改，直到满足基准要求。如日本规范公布，按节能要求，办公楼的CEC值必须小于或等于1.6。
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3 年能耗评价
这种建立在建筑能耗模拟上的年能耗评价方法综合了影响建筑能耗的各个方面因素，包括围护结构，空调系统和其他建筑设备等。其中，最具有代表性的是ASHARE 90.1提出的能量费用预算法（能耗准则数）。它根据实际设计的建筑物构造一个标准建筑物（即参考建筑物），然后通过能耗模拟计算软件分别计算设计建筑物的年能耗费用DEC（Design EnergyConsumption）和标准建筑物的年能耗费用SEC（StandardEnergy Consumption），如果计算结果满足DEC≤SEC或E＝DEC/SEC≤1则认为达到了要求，否则就得采取一定的节能措施和节能设计方法按照设计建筑物的现场条件修改设计建筑物，直到上式成立。
由于标准建筑物随着设计建筑物的不同而不同，标准建筑物的年能耗费用指标（SEC）也将随着建筑物的不同而不同，而不是一个固定值，故这种变动指标的年能耗评价方法有着灵活、较合理的优点，而且使得对整栋建筑能耗的精确模拟已经成为可能。其明显的缺点在于计算比较麻烦，而且目前还出现了如下两个问题：
（1）只能较准确地近似和预测
目前，所有的模拟计算都是在设定的理想参数（气象条件、室内温度等）下进行计算，不能反映建筑实际运行状态下的能耗状况。一方面建筑模型本身就有一定的误差，另一方面在实际计算的过程中，对一些无法实际测量的数据取缺省值也会给计算的结果增加不可靠性。例如，天气条件所带来的影响。精确模拟所依据的是若干年气象数据综合之后形成的典型气象年数据，但实际的气候条件却是多变的。一些偶然的极不利的天气条件（如极冷或极热），都会造成建筑能耗与模拟计算有较大的差距。
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再有就是设备的维护，建筑设备如空调系统不可能按照设计进行维护和操作，这取决于能源管理人员的素质，可以想见在目前的物业管理水平下，即使一些高能效的设备也很可能不会得到充分的利用，从而发挥出应有的节能效果。
以上任一个方面都会造成模拟能耗与实际能耗较大的差距，如果几个因素同时起作用，与实际能耗的偏离可能就会更大。既然建筑能耗的模拟本身与建筑（尤其是既有建筑）的实际能耗存在着一定的差距，就可以认为建筑能耗模拟的目的并不在于获得原型建筑的精确能耗数据，而是得到一个达到一定准确程度的近似。
（2）专业性过强
对建筑及其能耗系统进行模拟，虽然是建筑能耗系统效率评价和建筑节能标准规范一致性评估的一种有效方法，但以此为基础的众多评价工具（即各种评价软件），大多是针对专业人员（如建筑师、暖通设备工程师）设计的，建筑的实际使用者或者业主、以及物业管理等不具备建筑能源系统相关专业知识的人员，则无法通过这种方式对自己的房屋能耗状况有一个基本的了解。这对实际运行中的节能也会产生一定的不利影响。
4 我国的节能建筑评价指标体系
从1986年建设部颁布《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分（JGJ 26-86）》起，我国已经陆续颁布了涉及建筑节能方面的国家标准或行业标准，业已初步建立起了建筑节能设计的标准体系。尽管如此，我们距离建立科学全面的节能建筑评价指标体系尚有一段距离，在日后的工作和研究中还有若干方面的问题有待加强。
4.1 我国目前常用的评价方法
目前，在我国既有的建筑节能标准和规定中，已经开始采用规定性指标和性能性指标相结合的方法。例如，在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134-2001）》中，就采用了以上两种指标来控制节能设计，通过规定性指标规定
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但是，我国目前常用的这些评价指标和方法都还是比较初步、零散、片面的，大都是侧重考虑建筑围护结构的保温性能、门窗气密性和某一种建筑设备系统独立运行合理性效果的，对于整体建筑节能体系的思想尚未建立，关于建筑能耗与建筑能耗对环境影响的明确的指导思想和完备的评价体系仍未形成，这就在一定程度上限制了建筑节能的理论和技术的进一步发展。此外，我国在空调系统节能上的研究也主要集中在空调系统中的单体设备（如冷水机组、热泵机组、冷却塔等）的能效比上，而对整个系统（包括冷热源设备、风机、水泵、冷却塔等），也还从未提过一个综合的评价方法。
4.2 我国实际情况
我国地域辽阔，气候差异很大。在《建筑气候区划标准（GB 50178-93）》中，我国被划分为五个区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区[5]。根据气候情况的不同，各个地区对采暖和空调的需求也不同。目前我国既有的三个节能设计标准中，围护结构的热工性能分散，采用的能耗计算方法不同，建筑节能的评价方式也有差异。此外，在进行建筑节能的评价时，即使在同一地区也还存在尽管使用相同围护结构设计，却由于建筑体形系数的不同等原因而导致有的建筑符合节能要求，有的建筑则不能。因此，我国的节能建筑评价指标体系应能够针对具体建筑物的实际情况给出节能与否的判断和节能多少的评价，必要时还需要对不同情况分别制定标准和指标。
以空调能源消费系数CEC/AC为例，如在求全年假想空调负荷时，略算法有应用扩大度日法和实验设计法两种方法。应用扩大度日法需用到两个指标：供暖扩大度日（EHD）和供冷扩大度日（ECD），日本各地区的EHD和ECD的具体值都有图表给出，而我国只有部分地区有供暖度日，大多地区都没有供冷度日的详尽数据。对于实验设计法，其计算中用到的修正项是建立在大量的数据调查与整理
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另外，目前建筑节能评价指标的应用一般还都是集中是在设计阶段，而笔者个人认为一个科学的评价方法应该贯穿从规划、设计直至建设完成、运行维护的全过。更何况，我国在建筑设备的运行管理方面也还与国外某些国家存在着一定的差距，运行维护方面的从业人员的专业素质也还有待进一步提高。因此我国的节能建筑评价指标体系也应该贯穿一个建筑物的所有阶段，在横向上（不同的地区和用途）和纵向上（不同的过程和阶段）都能形成一个具有约束力的体系。
5 结束语
时至今日，我国城镇符合建筑节能标准的建筑才不足总数的3%，与发达国家相比，我国同等条件下的建筑能耗要高出一倍以上。目前我国正处于城镇建设的鼎盛时期，据预测，到2015年城镇建筑的50%以上将是21世纪内建造的，因此在今后新建的建筑中全面推广各种建筑节能新技术、新措施，是建筑节能工作面临的最后一个机遇[1]。而要使建筑节能工作真正地做好做到位，给出建筑能耗指标、建立节能建筑评估体系将是整体工作的关键。
但令人欣慰的是，通过近年来一系列对各种建筑提出了节能要求的标准的出台，我国已经初步建成了建筑节能设计的标准体系。通过不少专业人士在此方面的持续研究，也给我国的节能建筑评价指标体系的建立带来了一些新的理念，例如较合理、方便的EHTV指标及能耗计算方法[6]等。通过这些全新的思路和概念的应用，相信能够最终建立起适用于我国实际情况的节能建筑评价指标，并以此推动我国建筑节能工作的进一步发展，对节约能源和保护环境起到积极的作用。
参考文献
[1] 江亿．建立我国的建筑能耗评估体系[A]．涂逢祥 主编．建筑节能38．北京：中国建筑工业出版社，2002，22-27
[2] 龙惟定 编著．建筑节能与建筑能效管理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005
[3] JGJ 134-2001，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S]
[4] JGJ 75-2003，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准[S]
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[6] 任俊，刘加平．居住建筑节能设计计算与评价EHTV法研究[J]．西安建筑科技大学学报（自然科学版），2004，36（2）：138-141
