國內外建筑能耗標準差異性分析

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準而忽視能耗，當前我國有關建筑能耗基準評價工作處于起步階段，建筑能耗基準評價工具的研究更是遠遠落后于國外先進水平[1]，因此有必要針對辦公建筑展開能耗基準評價研究。很多國家建筑節能標準都是從對圍護結構的指標約束開始，隨著圍護結構性能的提高，逐漸強調暖通空調系統的效率，但不同國家在節能標準權重上各有側重。

1 建筑能耗評價方法

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

幾乎所有發達國家建筑節能標準都是從規定不同部位的約束性指標和不同設備的最低效率開始，規定性方法易于操作，但可能會對建筑的某些部分和相關設備要求嚴格，導致成本過高。因此，隨后出現了對單項數值進行調整的權衡判斷法，此方法有利于技術創新和發揮設計人員的創造性。計算機模擬技術的發展使參照建筑法、能耗限額法和整體能效法應運而生并逐漸普及，但能耗計算軟件需要隨著技術進步而不斷更新，且軟件認證是一項較為復雜的工作。

表1 建筑節能標準確定方法

2 國內外建筑能耗標準比較

2.1 國內外建筑能耗標準比較

表2為國內外建筑節能強制性標準主要覆蓋范圍。

表2 國內外建筑節能強制性標準主要覆蓋范圍

圖1所示英、美、日、中四國綠色建筑評價指標權重的比較[3][4][5][6][7]。國內外不同標準大多是針對建筑節能設計提出的最低要求，對于超出節能標準的低能耗建筑（零能耗建筑）沒有評價準則。我國的建筑節能設計標準內容覆蓋尚不夠全面，目前主要包括圍護結構、暖通空調系統兩部分。建筑評估體系上存在一些不足：評估標準片面強調單項技術指標，缺乏整體性；能耗成本經濟性重視不夠；忽視建筑綜合使用要求與性能的協調；部分指標達到標準會導致成本過高。發達國家的節能設計標準，還分別包括熱水供應系統、用能成本、可再生能源系統和運行維護，將這些內容統一從建筑整體能效上考慮，我國最新版《綠色建筑評價標準》GBT50378-2014已經逐步向建筑整體、協調、可持續方向發展。

圖1 英、美、日、中四國綠色建筑評價指標權重

2.2 國內外建筑能耗標準中重點參數對比

由表3可見，我國標準墻體、窗戶等圍護結構的傳熱系數比歐美要高[3][4][5][6][7]，美國ASHRAE標準屋頂傳熱系數要高于我國，這是因為美式建筑更注重采光、自然通風和外觀，屋頂通常設置可開啟透明天窗，另外在冷水機組等建筑設備效率要求方面，我國標準要低于歐美指標。

圖2為9個評價體系的建筑能源權重指標[3]，美國LEED和加拿大GBTool能源權重約25%，德國DGNB中資源消耗和能源需求列在生態質量子版塊下（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重指標。德國DGNB體系是世界先進綠色環保理念與德國高水平工業技術的結合，其建筑能耗主要包含采暖、制冷、通風、照明等維持建筑正常使用功能的能耗，并根據建筑在使用過程中的能耗，區分不同能源種類（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CO2排放量。德國規定居住建筑需計算全年一次能耗和可再生能源比例，我國建筑節能標準在可再生能源使用方面無強制性要求。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40%，與日本類似同屬亞洲發達國家的新加坡其綠色建筑評價標準Green Mark中能源權重達到更高水平的50.4%，中國綠色建筑評價標準中能源權重指標約占25%。

表3 國內外建筑節能標準中重點參數比較

圖2 國內外建筑評價體系能源權重指標對比

2.3 英國EEBPP辦公建筑能耗指標

由圖3可見英國EEBPP辦公建筑能耗定額指標[8][9]隨著通風空調系統形式而改變，自然通風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考慮采用更高比例的低品位一次能源（太陽能、地熱能等），減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、空調系統形式和使用人員密度緊密相關，建筑面積、空調系統形式和使用人員密度是影響辦公建筑能耗的關鍵性因子。

圖3 英國EEBPP辦公建筑全年能耗

3 中美不同標準下南京地區辦公建筑全年能耗

表4與5列出《公共建筑節能設計標準》與ASHRAE 90.1詳細的不同參數設置，我國標準在圍護結構、機組效率方面的要求均低于ASHRAE90.1標準，我國標準應適當減小圍護結構的傳熱系數或提高冷源的性能以利于建筑節能。

表4 夏熱冬冷地區與ASHRAE90.1中3A地區圍護結構熱工性能對比

表5 冷水機組性能系數

以南京市某典型辦公建筑為例，分析中美不同標準下辦公建筑能耗，單個房間室內面積120 m2，體形系數0.26，窗墻面積比0.56，新風量 30 m3/(h·人)。選取空調系統為水冷螺桿冷水機組+燃氣鍋爐，室內末端為風機盤管加新風，水冷式螺桿機組按最低性能系數4.1，燃氣鍋爐效率0.8。考慮南京地區四季開始時間、持續時間，設定供冷期為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系統工作時間為7∶00～18∶00，節假日按照中國法定節假日設定。辦公建筑的人員在室率、照明功率密度、電器設備功率等按《公共建筑節能設計標準》設置，隨后再與中國標準相對應地按照ASHRAE 90.1要求設定各項參數建立模型。

圖5我國標準與美國標準辦公建筑全年能耗對比，制冷機能耗、照明和辦公設備能耗在辦公建筑全年能耗中占有較大的比例，ASHRAE 90.1標準對冷水機組的能效要求較高，標準中參數的限定值都比我國標準要求高，因此其制冷機能耗小于按照《公共建筑節能設計標準》計算的結果。ASHRAE90.1中規定的辦公室照明密度為8.8 W/m2，我國《公共建筑節能設計標準》2005版中規定的普通辦公室照明功率密度為11 W/m2，高出ASHRAE90.1標準25%，即使最新版的我國標準辦公建筑照明功率密度9.0 W/m2仍大于ASHRAE90.1標準。水泵、風機和冷卻塔三項在全年總能耗中所占比例較小，我國標準計算結果略大于美國標準。燃氣采暖方面，美國標準全年耗熱量為132.6 MJ/m2，我國標準全年耗熱量 142.5 MJ/m2，我國標準燃氣鍋爐額定效率80%要低于ASHRAE90.1中89%的要求，因此理論上我國標準燃氣鍋爐供熱能耗要高于于美國標準。

圖5 我國標準與美國標準辦公建筑全年分項能耗對比

4 結論

我國現行綠色建筑評價仍局限于“四節一環保”強調對各分項具體數值限額，采取類似指標清單和簡單判定方式，給出約束性和強制性兩大指標，沒有充分考慮到氣候差異、建筑使用差異、能源費率變化以及軟件認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，給出單項評分指標但又留有變通余地。隨著我國技術進步和法治水平的提高，應借鑒國外建筑節能經驗，結合我國國情，綜合參照建筑法、能耗定額法和整體能效法的優點，完善建筑能耗標準。