溫和地區綠色建筑評價一項重要指標的達標方式分析

曾 征

（云南省設計院集團有限公司 昆明 650228）

0 引言

自《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 發布，2019年8月1日實施起，全國各省市對綠色建筑評定紛紛出臺政策，并對取得綠色建筑標識的項目給予政府財政或政策上的獎勵。云南省住房和城鄉建設廳等相關部門也于2020年9月2日印發云建科[2020]120 號文，積極推動生態文明思想，貫徹綠色生活創建行動，決定在全省范圍內開展綠色建筑創建行動。

為貫徹落實綠色發展理念，推動綠色建筑高質量規?；l展勢在必行。暖通空調作為公共建筑設備中初投入及運行能耗相對較高的組成部分，有必要在建筑前期方案設計時介入，提供綠色評價達標的可能性，并為最終實現綠色建筑的可實施性創造條件。

《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 在其《基本規定》中對三星級綠色建筑設置了一項前置技術要求，即圍護結構熱工性能提高20%或建筑供暖空調負荷降低15%。上述技術要求為平行條件，滿足其一即可。顯然，刻意提高圍護結構的熱工性能勢必對初期投資和建設成本造成較大影響，有悖因地制宜、經濟合理的原則。本文以昆明市某大型交通樞紐項目為例，就溫和地區公共建筑在設計過程中如何滿足上述三星級綠色建筑的前置技術要求及相應增量成本進行分析與比較。

1 項目簡介

本項目為昆明市某交通樞紐項目，位于昆明市區內，原昆明市東站公交車場附近，為緩解東站日益繁重的公共交通負擔，并且提升公共交通的合理性和現代化性而修建此交通樞紐項目。昆明地鐵4號線、6 號線換乘站位于本項目地下同步進行中。同時為了提高項目的綜合利用性，項目內包含有住宅、商業、酒店、辦公于一體的大型綜合型建筑。

項目設置了地下公交汽車停車場、修車場；地下無人AGV 機器人停車場；兩條線路地鐵換乘站，周邊配套有醫院、學校等公共服務建筑。這些條件為綠色建筑評價中“生活便利”這一章節充分奠定了基礎，其中：出行與無障礙、服務設施等綠色建筑評分硬性指標幾乎在方案階段就可確定得到滿分，這對于大部分想要評選綠色建筑的項目是不可比擬的。

但前期施工圖節能設計方面僅考慮滿足公共建筑節能設計標準及地方節能設計標準的相關要求。對于綠色建筑標價標準的執行，以及昆明地區特殊的環境氣候條件未予充分考慮，離綠色建筑的標準還有一定距離。建設方希望針對當地經濟條件、氣候條件、使用條件等因素，探究本項目綠色建筑評價的可行性。

此次綠色建筑評價對象為項目內一棟超高層一類公共建筑，建筑功能為辦公和酒店，總建筑面積150137.79 平方米，建筑高度195.75 米，地上44 層，其中29 層以下為5A 級寫字樓，30 層以上為五星級酒店。本文對該建筑綠色建筑評價標準中暖通空調的部分內容進行對比分析。

2 綠建評價相關要求及問題

2.1 評分標準

《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 對綠色建筑的控制項、評分項、加分項做了詳細的規定。綠色建筑評價分值總分110 分，當總分數分別達到60 分、70 分、85 分且滿足相關規范規定時，建筑可評定為綠色建筑一星級、二星級、三星級。

為評選三星級綠色建筑，除得到以上分數外，還必須有一項前置的技術要求：圍護結構熱工性能的提高比例達到20%，或建筑空調負荷降低比例達到15%。這一點在常規的情況下是容易理解的，圍護結構熱工性能提升，必定帶來空調負荷降低。但這是否經濟合理，是否提升能力足夠，后文會做相應計算比較。

2.2 評分項中暖通空調所占比例

暖通空調專業在綠色建筑評價標準的三個章節中直接或間接的有可評分項。分別是：

健康與舒適：20 分，包括控制室內主要空氣污染物的濃度；具有良好的室內熱濕環境等；

資源節約：95 分，包括供暖空調系統的冷熱源能效優于相關標準限值；采取有效措施降低末端系統及輸配系統的能耗；合理利用可再生能源等；

提高與創新：30 分，采取措施進一步降低建筑供暖空調系統的能耗。

以上各項分數有暖通專業自行評分的，也有與其他專業共同協作評分的，分數再按各類評價指標體系的加權平均才能計入總分。所以建設方以此計算方式預估暖通空調所占評分的比例是比較小的，但卻又被上述提及的一項前置技術要求所限制，就是建筑空調負荷降低比例達到15%為評選三星級的前置要求。下面主要計算這項要求對綠建設計的影響。

3 負荷計算對比

3.1 負荷計算

首先按公共建筑節能設計標準中對溫和地區甲類公共建筑圍護結構熱工性能限值為基礎的相同建筑計算其空調負荷。此處選取某一中間辦公樓層（21 層）為具體分析對象，室內設計溫度24℃。

表1 參照建筑設計參數Table 1 Reference Building Parameters

通過某軟件計算，得到該樓層房間空調負荷面積指標為100.8W/m2，以此指標作為參照，計算本項目實際設計的圍護結構下產生的空調負荷。

由表2 可見，設計建筑在外墻和外窗的傳熱系數上做了一定優化，其余設計參數不變。通過計算，得到設計見該樓層房間空調負荷面積指標為100.5W/m2。與參照建筑相比幾乎沒有變化。

表2 設計建筑設計參數Table 2 Design Building Parameters

造成以上結果的原因與昆明地區空調冷負荷的組成情況有關。

3.2 負荷分析

以參照建筑的計算空調冷負荷為對象，16:00出現負荷面指標最大值100.8W/m2，其組成情況如表3 所示。

表3 設計建筑空調冷負荷組成Table 3 Cooling Load Composition of Design Building

由表3 可以看出：

（1）外墻冷負荷所占比重很小，這也就是以上負荷計算中出現的結果：雖然一定程度上提升了建筑圍護結構的熱工參數，但對空調冷負荷指標的提升不明顯。

（2）人員、照明、設備、新風冷負荷在室內人員密度、照明功率、設備功率固定的情況下，此項負荷也不會有大的變化。并且這幾項參數取值在施工圖設計階段不應刻意下調，避免最終工程不能滿足實際使用需求。

（3）著重考慮分析外窗（透光幕墻）形成的冷負荷。

外窗（包括透光幕墻）形成的空調冷負荷包括兩方面：外窗瞬變傳導得熱形成的冷負荷CLQc和外窗日射得熱形成的冷負荷CLQj。

外窗瞬變傳導形成的冷負荷：

其中，α為窗框修正系數；K為外窗傳熱系數；F為外窗面積；Δt為計算時刻的負荷溫差；

外窗日射得熱形成的冷負荷：

其中，Xg為窗的構造修正系數；Xd為地點修正系數；Cn為窗內遮陽系數；Cs為窗玻璃遮擋系數；F為外窗面積；J為計算時刻透過單位面積窗口的太陽總輻射熱形成的冷負荷（簡稱負荷強度）。

按上述公式對本項目辦公樓層外窗形成的冷負荷進行逐時分析。

首先，外窗瞬變傳導得熱形成的冷負荷CLQc，主要影響參數為K和Δt。

由表4 中Δt的數據特點也可知道，外窗瞬變傳導形成的冷負荷CLQc在昆明地區所占空調冷負荷比重較小，甚至在某些時刻還出現負值，即向外放熱的情況。所以在外窗面積一定的情況下，僅僅改變外窗傳熱系數K對空調負荷的降低意義不大。

表4 昆明地區各計算時刻的負荷溫差ΔtTable 4 Load Temperature Difference of Calculate Moment in Kunming Area

其次，外窗日射得熱形成的冷負荷CLQj。按現設計建筑采用的是傳熱系數K=2.5 的普通雙層鋼窗為幕墻材料，可確定Xg=0.77，施工圖設計階段不考慮內遮陽設施Cn=1，窗玻璃遮擋系數Cs=0.84。剩下的主要影響參數為J。

表5 昆明地區各計算時刻不同朝向的日射負荷強度Table 5 Load Intensity by Solar Radiation of Calculate Moment and Different Direction in Kunming Area

計算得到，CLQj在16:00 達到最大值的指標為34.7W/m2。

可見該指標在空調負荷組成中占有較大比重，并且具有一定的可調整性，因為在Xd、F、J固定的情況下，還有三個參數直接影響CLQj計算結果。

（1）Xg外窗構造修正系數。該系數主要由窗的做法影響，包括單層窗、雙層窗、著色玻璃、Low-E 玻璃、鋁合金窗框、PA 斷熱橋鋁合金窗框等做法，Xg的可設計取值范圍在0.2～0.8 之間，有很大的可調范圍；

（2）Cs窗玻璃遮擋系數。該系數主要由窗的材料特性影響，包括普通玻璃、吸熱玻璃、3mm～6mm 厚度的玻璃等特性，Cs的可設計取值范圍在0.74～1 之間，也有較大可調空間；

（3）Cn窗內遮陽系數。該系數對施工圖設計階段較難控制，因為內遮陽措施受裝修和使用對象的主觀限制較多，但綠色建筑的評價不是在設計階段進行的，而是在整體竣工包括室內裝修也竣工驗收時才申報進行，這就可以一定程度控制內遮陽的選擇。現在主要的常規內遮陽包括布窗簾、活動百葉等，Cn的可設計取值范圍在0.6～0.75 之間，是性價比很高的降低空調冷負荷的措施。

3.3 負荷對比

為達到綠色建筑評價的要求，設計方在考慮了經濟性可控的前提下曾經給出過新的圍護結構如下。

表6 一次改進圍護結構Table 6 Building Envelope by First Improvement

可是計算結果并不理想，得到空調負荷面指標為93.1W/m2，與空調負荷降低15%的要求還有較大差距。

但通過上述負荷分析后，綜合考慮項目的經濟性、合理性、節能性等提出如下方案。

表7 二次優化圍護結構Table 7 Building Envelope by Second Improvement

最終得到空調負荷面指標為85.4W/m2，使空調計算負荷降低了15.2%，達到綠色建筑評價標準中對三星級綠色建筑所要求的前置條件。

4 結論

（1）《公共建筑節能設計標準》GB 50189-2015中對溫和地區A 區的甲類公共建筑圍護結構熱工性能限值做出了規定，但實際計算情況下，僅僅控制外圍護結構的傳熱系數是不夠的。上述計算表明外窗傳熱系數只影響外窗瞬變傳導形成的冷負荷，而這只是冷負荷組成的一部分。

（2）對于大型公共建筑，透光或反光幕墻在外圍護結構中的占比越來越大，主體設計過程中控制好幕墻的構造特性（窗構造系數）和材料特性（玻璃遮擋系數）是有意義的，雖然前期投入會稍高于普通幕墻，但帶來的節能特性會在較短的運行周期內就能體現出來。

（3）主體建筑可能受方案的影響，很多時候沒有考慮外遮陽設置，或外遮陽設置僅限于滿足最基本的規范要求，但內遮陽措施是可以根據實際使用情況考慮的，這一項措施對于日射輻射形成空調冷負荷占較大比重的地區有很好的實用意義。

（4）綠色建筑設計是現在綠色發展中的一個重要組成部分，越來越多的綠色建筑也會帶動更多的新技術材料以及能源利用上的新舉措。而暖通空調專業在綠色建筑評價的過程中的作用遠不止上述內容提及的方面。應該更積極主動的參與到建筑前期方案設計中，從方案設計上提出可控制暖通空調負荷的措施，從而從源頭上降低空調運行能耗，為節能減排綠色發展提供保障。