我們國家圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能化評價(jià)方法存在的問題及措施,公共建筑工程論文隨著能源問題日益突出，人們對節(jié)能工作的關(guān)注度不斷提高。建筑是當(dāng)今社會的用能大戶，第一次石油危機(jī)后，建筑節(jié)能工作逐步在各國開展。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是約束建筑能耗的主要手段，最早始于歐美發(fā)達(dá)國家。1961年丹麥第一次在〔DEN〕BR1961(建筑條例〕中對建筑節(jié)能性能作出了規(guī)定，對建筑圍護(hù)構(gòu)造的性能提出了要求。美國自20世紀(jì)70年代以來構(gòu)成了以(Energystandardforbuildingsexceptlow-riseresidentialbuildings〕〔簡稱ASHRAEStandard90.1標(biāo)準(zhǔn)〕[1]和IECC標(biāo)準(zhǔn)[2]為基礎(chǔ)的美國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)一般通過對建筑中圍護(hù)構(gòu)造、暖通空調(diào)系統(tǒng)等組成部件提出指標(biāo)要求，進(jìn)而約束建筑能耗水平。然而隨著多樣化建筑和個性化建筑的逐步增加，傳統(tǒng)的指標(biāo)方式方法難以適用于這些建筑，不拘泥于單項(xiàng)指標(biāo)的性能化評價(jià)方式方法得到了越來越多的應(yīng)用。性能化評價(jià)方式方法從建筑整體性能出發(fā)對其節(jié)能性進(jìn)行評價(jià)，具有較高的靈敏性，當(dāng)前我們國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中使用的圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定方式方法就是一種性能化評價(jià)方式方法。圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定方式方法在GB50189-2005(公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〕[3]〔下面簡稱2005年版(標(biāo)準(zhǔn)〕〕被推薦應(yīng)用，然而由于方式方法相對復(fù)雜、難度較高等原因在實(shí)際使用中存在較多問題，因而對圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法進(jìn)行研究特別必要。1性能化評價(jià)方式方法的應(yīng)用現(xiàn)在狀況1.1國內(nèi)外性能化評價(jià)方式方法在標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用現(xiàn)在狀況不同國家和地區(qū)的性能化評價(jià)方式方法存在較大差異。以美國ASHRAEStandard90.1標(biāo)準(zhǔn)和我們國家香港地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[4]為代表的大部分性能化評價(jià)方式方法考慮包含圍護(hù)構(gòu)造、暖通空調(diào)系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)在內(nèi)的建筑整體能耗，對建筑整體節(jié)能性進(jìn)行評價(jià)，但不同國家和地區(qū)的方式方法采用的參照建筑基準(zhǔn)系統(tǒng)、建筑模型參數(shù)配置原則和計(jì)算結(jié)果比照基準(zhǔn)均不一樣。美國ASHRAEStandard90.1標(biāo)準(zhǔn)提供了11種參照建筑基準(zhǔn)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)建筑的冷熱源形式和建筑類型進(jìn)行匹配選取，我們國家香港地區(qū)以風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)作為唯一的基準(zhǔn)系統(tǒng)。美國使用的方式方法對建筑模型參數(shù)配置規(guī)定較具體，提供了冷熱源、輸配系統(tǒng)等設(shè)備的參數(shù)選取原則和運(yùn)行配置方案，而我們國家香港地區(qū)使用的方式方法僅對設(shè)備效率限值提出了要求。美國以建筑全年能消耗損費(fèi)用作為性能化評價(jià)結(jié)果的比照基準(zhǔn)，而我們國家香港地區(qū)以建筑全年耗電量作為比照基準(zhǔn)。由于我們國家性能化評價(jià)方式方法研究起步較晚，研究成果較少，難以確定適用于我們國家的暖通空調(diào)基準(zhǔn)系統(tǒng)和參數(shù)配置原則，同時考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗計(jì)算的復(fù)雜性及可操作性，避免影響圍護(hù)構(gòu)造的節(jié)能性能要求，2005年版(標(biāo)準(zhǔn)〕中的性能化評價(jià)方式方法僅限于圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定。建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能的權(quán)衡判定方式方法規(guī)定建筑的外墻、屋面、外窗等圍護(hù)構(gòu)造的熱工性能可互相補(bǔ)償。該方式方法以建筑能耗模擬軟件為計(jì)算工具，建立和設(shè)計(jì)建筑相對應(yīng)的參照建筑作為比照建筑，規(guī)定參照建筑模型的圍護(hù)構(gòu)造熱工性能參數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，參照建筑的其他信息和設(shè)計(jì)建筑完全一樣，該方式方法未考慮暖通空調(diào)系統(tǒng)的性能，模擬計(jì)算中統(tǒng)一將建筑模型的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，僅為得到一樣條件下設(shè)計(jì)建筑和參照建筑的能耗。該方式方法提供了模擬計(jì)算所需的建筑運(yùn)行時間表、人員在室率、照明時間表和空調(diào)運(yùn)行時間表等信息。我們國家各地區(qū)寓居建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中也提供了圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定方式方法的內(nèi)容。圍護(hù)構(gòu)造熱工性能的權(quán)衡判定方式方法是我們國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展、完善的重要嘗試。1.22005年版(標(biāo)準(zhǔn)〕圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法存在的一些主要問題1.2.1建筑能耗模擬軟件問題2005年版(標(biāo)準(zhǔn)〕中圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法僅規(guī)定以建筑能耗模擬軟件為計(jì)算工具，但未對軟件的詳細(xì)功能和類型進(jìn)行要求，導(dǎo)致軟件類型不統(tǒng)一，不同地區(qū)和不同設(shè)計(jì)人員采用不同軟件得到的計(jì)算結(jié)果往往不一致。國際上認(rèn)可度較高的能耗模擬軟件主要有美國的eQUEST,BLAST,DOE-2,EnergyPlus,TRNSYS和英國的ESP-r等，但很多軟件尚不完善，不具備計(jì)算各類系統(tǒng)的能力，現(xiàn)有方式方法未對軟件提出準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的要求。且不同的能耗模擬軟件的功能有差異，設(shè)定參數(shù)難以統(tǒng)一，導(dǎo)致使用不同軟件計(jì)算結(jié)果差異較大，難以保證評價(jià)結(jié)果的一致性[5].1.2.2方式方法使用及建筑模型參數(shù)問題原有圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法未對圍護(hù)構(gòu)造熱工性能提出最低限值要求，任何不知足標(biāo)準(zhǔn)圍護(hù)構(gòu)造限值要求的建筑均可使用性能化評價(jià)方式方法，造成建筑設(shè)計(jì)存在過弱環(huán)節(jié)和方式方法上的漏洞。圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法對建筑模型各參數(shù)的規(guī)定不詳細(xì)，參數(shù)及運(yùn)行策略怎樣設(shè)置當(dāng)前尚不明確，導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)人員對建筑參數(shù)的理解不同，計(jì)算結(jié)果有差異。例如現(xiàn)有方式方法根據(jù)全年供冷供熱進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際情況不符，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，同時實(shí)際使用中存在參數(shù)設(shè)置未規(guī)范化的情況，影響了性能化評價(jià)方式方法的應(yīng)用。1.2.3計(jì)算結(jié)果比擬基準(zhǔn)問題圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法規(guī)定比擬參照建筑和實(shí)際建筑的供暖和空調(diào)能耗，字面上理解是比擬建筑能耗，但標(biāo)準(zhǔn)中未給出設(shè)備效率值，實(shí)際上比擬的是建筑耗熱量和需冷量，將建筑冷熱負(fù)荷的絕對值相加作為比擬根據(jù)，會導(dǎo)致不同理解下的結(jié)果存在誤差。2圍護(hù)構(gòu)造權(quán)衡判定方式方法的改良與完善圍護(hù)構(gòu)造性能化評價(jià)方式方法經(jīng)過幾年來的大規(guī)模應(yīng)用，暴露出一些不完善之處，主要具體表現(xiàn)出在計(jì)算參數(shù)要求不明確、方式方法使用不規(guī)范和設(shè)計(jì)人員理解不透徹幾方面，造成方式方法使用上存在漏洞。為解決上述問題，提高方式方法的使用效率和一致性，在GB50189-2021(公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〕〔下面簡稱2021年版(標(biāo)準(zhǔn)〕〕修訂經(jīng)過中，對方式方法的計(jì)算軟件、使用準(zhǔn)入條件、參數(shù)配置具體規(guī)定、計(jì)算結(jié)果比照基準(zhǔn)等內(nèi)容進(jìn)行了研究，并在標(biāo)準(zhǔn)中予以具體表現(xiàn)出。改良與完善的主要內(nèi)容如下。2.1方式方法計(jì)算準(zhǔn)入條件為防止建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能存在過弱環(huán)節(jié)，設(shè)定進(jìn)行建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定計(jì)算的準(zhǔn)入條件，規(guī)定建筑首先應(yīng)符合相應(yīng)的性能限制要求，不符合時，必須采取措施提高相應(yīng)熱工設(shè)計(jì)參數(shù)，使其到達(dá)準(zhǔn)入條件后方可進(jìn)行性能化評價(jià)。2.2軟件功能基本要求針對方式方法本來規(guī)定不完善的地方進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，對圍護(hù)構(gòu)造性能化計(jì)算采用的軟件提出了功能要求，規(guī)定軟件全年逐時負(fù)荷計(jì)算、對建筑模擬的精度和計(jì)算方式方法必須知足相應(yīng)的功能需求，進(jìn)而使方式方法使用的計(jì)算軟件必須到達(dá)一定的技術(shù)條件，避免了軟件功能差異過大導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。標(biāo)準(zhǔn)修訂明確了建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定應(yīng)使用權(quán)衡判定計(jì)算軟件，并對權(quán)衡判定計(jì)算軟件進(jìn)行了要求。建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定計(jì)算應(yīng)采用能根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)要求自動生成參照建筑計(jì)算模型的專用計(jì)算軟件，避免人為改動的可能。軟件應(yīng)具有下面功能：1〕每年8760h逐時負(fù)荷計(jì)算；2〕分別定義工作日和節(jié)假日室內(nèi)人員數(shù)量、照明功率、設(shè)備功率、室內(nèi)溫度、供暖和空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時間；3〕考慮建筑圍護(hù)構(gòu)造的蓄熱性能；4〕計(jì)算10個以上建筑分區(qū)；5〕直接生成建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定計(jì)算報(bào)告。2.3條文規(guī)定及參數(shù)設(shè)置2021年版(標(biāo)準(zhǔn)〕修訂工作中擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)條文中性能指標(biāo)的規(guī)定范圍，即性能指標(biāo)規(guī)定能夠覆蓋更多建筑，減少設(shè)計(jì)中作權(quán)衡判定的時機(jī)，同時對性能化評價(jià)方式方法各計(jì)算參數(shù)的設(shè)置提供了更明確的要求，統(tǒng)一了參數(shù)，有利于方式方法的規(guī)范化應(yīng)用，減少技術(shù)上的不明確之處，同時也就減少了作弊的空間。建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定計(jì)算報(bào)告應(yīng)該包含設(shè)計(jì)建筑和參照建筑的基本信息：建筑面積、層數(shù)、層高、地點(diǎn)以及窗墻面積比，外墻傳熱系數(shù)、外窗傳熱系數(shù)、太陽得熱系數(shù)等具體參數(shù)和構(gòu)造，照明功率密度、設(shè)備功率密度、人員密度、建筑運(yùn)行時間表、房間供暖設(shè)定溫度、房間供冷設(shè)定溫度等室內(nèi)計(jì)算參數(shù)等初始信息，建筑累計(jì)熱負(fù)荷、累計(jì)冷負(fù)荷、全年供熱能耗量、空調(diào)能耗量、供熱和空調(diào)總耗電量、權(quán)衡判定結(jié)論等。為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對權(quán)衡判定計(jì)算牽涉到的軟件固化參數(shù)、基礎(chǔ)參數(shù)等信息進(jìn)行了研究，并對方式方法中使用的參數(shù)進(jìn)行了完善。主要包括典型氣象參數(shù)、空間劃分和建筑基礎(chǔ)參數(shù)，并對參照建筑提出了更明確的規(guī)定要求。2.4計(jì)算結(jié)果比照基準(zhǔn)規(guī)定方式方法性能化評價(jià)應(yīng)以參照建筑和設(shè)計(jì)建筑的供暖和空調(diào)總耗電量作為判定的根據(jù)，建筑供暖耗煤量和耗氣量應(yīng)折算為等效耗電量。同時提供完好的全年供暖和空調(diào)耗電量的計(jì)算方式方法和計(jì)算公式，明確計(jì)算結(jié)果比照單位，使計(jì)算結(jié)果更符合常規(guī)統(tǒng)計(jì)習(xí)慣，同時以建筑節(jié)能性作為評價(jià)目的。最后給出建筑圍護(hù)構(gòu)造熱工性能判定表這一規(guī)范化的結(jié)果輸出形式。計(jì)算設(shè)計(jì)建筑和參照建筑全年供暖和空調(diào)總耗電量時，空調(diào)系統(tǒng)冷源應(yīng)采用電驅(qū)動冷水機(jī)組；嚴(yán)寒地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)供暖系統(tǒng)熱源應(yīng)采用燃煤鍋爐；夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)供暖系統(tǒng)熱源應(yīng)采用燃?xì)忮仩t，并按下式計(jì)算：式〔1〕~〔4〕中E為建筑物供暖和供冷總耗電量，kWh/m2;EH為建筑物供熱耗電量，kWh/m2;EC為建筑物供冷耗電量，kWh/m2;QC為全年累計(jì)耗冷量〔通過動態(tài)模擬軟件計(jì)算得到〕，kWh;A為總建筑面積，m2;COPST為供冷系統(tǒng)綜合性能系數(shù)，取2.50;QH為全年累計(jì)耗熱量〔通過動態(tài)模擬軟件計(jì)算得到〕，kWh;1為熱源為燃煤鍋爐的供暖系統(tǒng)綜合效率，取0.60;q1為標(biāo)準(zhǔn)煤熱值，取8.14kWh/kg;q2為上年度國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的發(fā)電煤耗，kg/〔kWh〕;2為熱源為燃?xì)忮仩t的供暖系統(tǒng)綜合效率，取0.75;q3為天然氣熱值，取9.87kWh/m3;為天然氣的折標(biāo)系數(shù)，取1.21kg/m3.2021年版(標(biāo)準(zhǔn)〕對現(xiàn)有方式方法存在的漏洞進(jìn)行了研究和完善，解決了方式方法研究和使用中的問題，對方式方法計(jì)算軟件、方式方法計(jì)算準(zhǔn)入條件、計(jì)算參數(shù)配置講明和計(jì)算結(jié)果比照基準(zhǔn)都給予了明確規(guī)定。通過對圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定方式方法的進(jìn)一步研究，明確了方式方法使用的規(guī)定，減少了因規(guī)定不明確導(dǎo)致的計(jì)算錯誤和方式方法使用中的漏洞。建筑的性能化評價(jià)方式方法是當(dāng)下全球建筑節(jié)能領(lǐng)域中的焦點(diǎn)，是建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高和完善的重要工具，使得建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)更人性化和愈加可執(zhí)行。將暖通空調(diào)系統(tǒng)納入建筑性能化評價(jià)方式方法中是將來的方向，但基準(zhǔn)系統(tǒng)、比擬標(biāo)準(zhǔn)、評價(jià)工具等問題還需要進(jìn)行更為深切進(jìn)入的討論和研究。性能化評價(jià)方式方法是我們國家建筑節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新和突破，在今后的研究和應(yīng)用中，應(yīng)不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，在研究中解決問題，二者相輔相成，不斷推進(jìn)方式方法的應(yīng)用和發(fā)展，力爭在標(biāo)準(zhǔn)的下一次修訂中納入包含暖通空調(diào)系統(tǒng)的建筑性能化評價(jià)方式方法。3結(jié)論2021年版(標(biāo)準(zhǔn)〕對原有圍護(hù)構(gòu)造熱工性能權(quán)衡判定方式方法進(jìn)行了完善和改良，主要改良內(nèi)容為：1〕改良方式方法學(xué)。明確以全年供暖和空調(diào)能耗之和作為判定標(biāo)準(zhǔn)，具體表現(xiàn)出供冷供熱消耗能源的檔次差異不同，提供由累計(jì)耗熱〔冷〕量計(jì)算能耗的簡化方式方法。2〕完善基礎(chǔ)參數(shù)，提高計(jì)算結(jié)果的一致性。提供計(jì)算所需更為完善的