基于深圳公共住房的綠色建筑節能效果研究

周洲，李靜，羅曉生

（1.中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100000；2.中建二局深圳建投發展有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

隨著全球氣候變暖，各種極端天氣隨之而來，海平面上升、物種滅絕等為人類社會發展帶來了諸多挑戰。目前氣候變暖已引起學界高度重視，學界一致認為全球氣候變暖的“元兇”為碳。采取了各種措施限制碳排放，如研發新能源汽車、收取排放稅等。實際上，建筑領域的碳排放占據了人類日常生活碳排放量的主要部分[1-5]。而人類社會的發展不得不進行必要的碳排放，隨著發展的深入、城市化的推進，建筑數量、人均建筑面積以及建筑能耗仍然呈現出高增長的幅度[4]。為改善建筑行業的高能耗、高污染現象，建筑行業從傳統模式轉向高效節能的綠色模式被提上了日程，但各地實際情況與規范各有不同，導致很難客觀評價綠色建筑的節能減排效果，對此不少學者進行了研究并給出了建議。葉凌等[6]分析了《綠色建筑評價標準》中的不足之處，基于修訂版進一步分析了其評價體系修改效果，并對其有效性、繼承性和全局性進行了分析。簡瑋愷[7]詳細介紹了LEED 綠色建筑評價體系，并在LEED 評價體系的基礎之上，提出了建筑暖通設計的設計要點，優化傳統暖通設計的高能耗、高排放點，以此提高綠色建筑的節能效果。王英杰[8]基于我國的公共綠色建筑節能體系與美國的LEED與英國的BREEAM 進行了對比，分析其相同點和不同點，并結合實際的節能減耗效果分析其適用性和可操作性。何玥兒等[9]對5 個國家的綠色建筑評價體系進行分析，研究其對綠色建筑評價的共性與差異，發現建筑節能與能源利用在綠色建筑評價體系中的占比效果均是最高，最后綠色建筑體系的差異性效果給了高效節能與能源利用最大化的合理建議。但由于國內綠色建筑發展起步較晚，對綠色建筑的節能效果評價仍然停留在理論層面，針對實際項目的效果評價較少，本文以深圳市長圳公共住房的監測結果為研究對象，基于模糊綜合評價法對其節能效果進行評價分析，為民用建筑領域的節能減排提供一定的參考依據。

2 項目概況

深圳市長圳公共住房工程占地面積20.76 萬m2，總建筑面積約115 萬m2，住宅建筑面積76 萬m2（不少于9500套），商業建筑6.5 萬m2，公共配套設施3.2 萬m2。地下1～2 層，深度約5～10m，建筑面積約30～35 萬m2。地上建筑約25棟，多層建筑高度約10～20m，高層建筑高度約100～150m，結構形式框剪，涂料外墻。其他有30m 寬市政道路約350m（含跨河道橋梁），12m 寬城市支路約400m，小區內的車庫涵洞2 個，車行橋梁1座，人行天橋3座。結構類型為鋁模現澆+裝配式剪力墻。深圳市長圳公共住房項目層高均為2.8m，內隔墻局部使用ALC 輕質墻板，安裝用的板材全部采用一板到頂。ALC 墻板型號采用100mm、200mm、250mm厚ALC墻板，其中300mm 厚的墻體采用100mm 厚墻板雙拼。ALC 墻板的主要安裝位置為戶內與陽臺的間隔墻、分戶墻、樓梯間間隔墻、管道井隔墻、水電井隔墻、廚房與公區間隔墻等部位。

3 研究模型

由于影響建筑節能的因素較多，包含溫度、天氣、材料等，為了對綠色建筑節能效果進行評價分析，首先需要對單一影響因素進行評價，之后再將各個影響因素綜合起來進行評價，因此首先對影響評價效果的因素進行集合說明：

式中，U為影響因素集合；ui為第i個影響建筑節能效果的因素。

由于每個因素對建筑節能效果的影響程度不同，因此，每個影響因素都占有不同的權重，這里根據不同因素對綠色建筑節能效果的影響程度不同，建立權重集：

式中，ai為第i個影響建筑節能效果的因素在建筑節能效果中所占權重。

因此，通過聯立式（1）、式（2）可得到影響因素的評價效果標準為：

式中，A為客觀影響因素下的評價效果。

在構建完影響因素下的評價效果后，需在水平效果上對綠色建筑的評價效果進行構建，同樣采用評價集的形式：

式中，V為綠色建筑評價的水平影響因素集合；vi為第i個影響建筑節能效果的水平因素。

對水平因素進行單獨評價，算出單獨水平因素的隸屬度：

式中，rij表示第i個因素在ui下的評價結果；Ri表示評價結果的隸屬度。

根據式（5）、式（6）可將單個因素對綠色建筑的節能水平構建為模糊的偏好關系：

將水平單因素評價集合可表示為：

對單一水平因素進行評價后，還需對整體進行綜合評價，研究其整體之間的關系，并對整體效果給予客觀評價，因此，有必要在單一因素的評價效果上進行綜合評價，基于此，由單一影響因素的隸屬度：

分析可得，綜合評價結果為每個因素所占權重與其隸屬度的乘積：

將上式展開為矩陣形式可得：

式中，B為綜合評價結果。

依據模型計算出的評價結果，本文將整體節能水平按其得分劃分為5 個層次，其中91～100 分為節能效果非常高，81～90 分節能效果較高，61～80 分節能效果一般，41～60分節能效果較低，0～40分節能效果為非常低。

4 結果分析

4.1 能耗監測分析

為了研究綠色建筑的節能效果，本文以深圳市長圳公共住房工程為研究對象，從溫度、空調、照明三個方面對深圳長圳公共住房進行了監測，通過對其能耗量進行監控，得到長圳公共住房的每日能耗量如圖1所示。

圖1 長圳公共住房某日能耗量變化圖

圖1 為長圳公共住房某日能耗量變化圖，從圖中可以看出公共住房的用電量高峰主要集中在10～12h和17～18h時間段內，該段時間內居民處于由公司回家的高峰段，因此用電量較高。

圖2 為長圳公共住房12 月上旬能耗及溫度變化圖。從圖中可以看出隨著溫度的上升，整體能耗量呈現上升的趨勢。

圖2 長圳公共住房12月上旬能耗及溫度變化圖

圖3 為長圳公共住房5 個月間改造前后的空調能耗與其節能優化率，從圖3 可以看出，在空調改造前，其耗電量約為改造后的一倍，可見改造后大大提升了節能效果。且在不同月份，由于耗電量的不同，導致節能效果也不相同，其中10 月的節能率最高，約為53%，11 月節能率最低，約為36%。

圖3 長圳公共住房空調改造前后能耗對比及節能率

圖4 為照明改造前后的耗電量對比圖，在照明設備改造后保持單位面積照明不低的情況下，大幅度降低了單位面積照明所需的耗電量，并且隨著時間的增長，改造設備覆蓋量的增大，其單位面積照明所需耗電量仍呈現減小的趨勢。

圖4 長圳公共住房照明設備改造前后電耗對比

4.2 模型量化分析

本文便于采用模型進行分析，使用YAAHP 將環境、空調、照明等因素進行量化處理，并構建判斷矩陣，包括環境能耗、建筑光照和節能設備。

表1 準則判斷矩陣

借助準則判斷矩陣，通過計算可得到環境能耗、建筑光照和節能設備的權重A=（0.697，0.131，0.172），因此通過判斷矩陣得到的水平因素權重按大小分別為環境能耗0.697、節能設備0.172、建筑光照0.131。從水平因素權重占比可以看出，環境能耗影響下對綠色建筑的節能影響效果最大，而建筑光照對節能效果影響最小。

得到權重后，分別從環境能耗、建筑光照和節能設備三部分對長圳公共住房進行模糊綜合評價。

在環境能耗部分，其評價矩陣為：

因此長圳公共住房的環境能耗模糊評價為：

以此類推，長圳公共住房的光照評價矩陣為：

得到其建筑光照的模糊評價為：

長圳公共住房節能設備的評價矩陣為：

得到長圳公共住房節能設備部分的模糊評價為：

分別將得到的長圳公共住房環境能耗、建筑光照和節能設備三部分的模糊評價進行集合量化，分別得到量化后的指標為42、75、65。

將得到的權重與集合量化后的長圳公共住房環境能耗、建筑光照和節能設備三部分指標相乘，得到最終的綜合評價效果：

根據本文劃分的5 個評價層次，91～100 分為節能效果非常高，81～90 分為節能效果較高，61～80 分為節能效果一般，41～60 分為節能效果較低，0～40 分為節能效果為非常低，可以看出長圳公共住房得出的最終評價分數處于41～60階段，節能效果較低。其可能原因在于環境耗能為該住房的主要耗能因素，由于該地夏日較熱，導致空調運作頻繁、負荷較大，雖然對空調進行了改造，但改造未徹底完成，因此該部分還有進一步的改進空間，并且其建筑光照也占據一定比例，對于公攤部分的光照設施，除了對光照設備進行改造，降低單個設備的耗電量外，還可以進行分時管理，對不同時間段照明時長進行控制。

5 結論

本文以深圳市長圳公共住房為研究對象，基于模糊綜合評價法構建了節能效果評估模型，根據模型劃分了5 個評估區間，基于該模型和評估區間對深圳市長圳公共住房的節能效果進行評價分析，得出了如下結論。

①在影響長圳公共住房的水平因素中，環境能耗影響下對綠色建筑的節能影響效果最大，而建筑光照對節能效果影響最小。

②長圳公共住房的最終評價結果為50.28，處于評估區間的節能效果較低區間段，其可能原因在于環境耗能占據了較大比例，溫度使得該地空調運作負荷較大，但由于空調等改造未完成，因此該部分仍有較大的節能提升空間。

③長圳公共住房的建筑光照也占據一定比例，對于公攤部分的光照設施，除了對光照設備進行改造，降低單個設備的耗電量外，還可以進行分時管理，對不同時間段照明時長進行控制。