李丛笑 林波荣 魏慧娇 郭振伟 郭晓川 / LI Congxiao, LIN Borong, WEI Huijiao, GUO Zhenwei, GUO Xiaochuan
我国绿色建筑使用效果后评估实践
李丛笑 林波荣 魏慧娇 郭振伟 郭晓川 / LI Congxiao, LIN Borong, WEI Huijiao, GUO Zhenwei, GUO Xiaochuan
近年来,我国绿色建筑评价标识项目数量一直保持着强劲的增长态势,截止到2013年12月31日,全国共评出1 446项绿色建筑评价标识项目,总建筑面积达16 270.7万m2。其中,运行标识项目104项,占总数的7.2%,建筑面积为1 275.6万m2。因此,目前我国的绿色建筑在实际运行中是否按照设计情况运行?具体实施效果如何?各界对此非常关注。
为解决以上问题,在住房和城乡建设部节能与科技司的领导下,中国城市科学研究会绿色建筑研究中心组织中国建筑科学研究院、清华大学等有关单位共同进行了《绿色建筑效果后评估与调研》课题的研究工作,对我国绿色建筑的使用效果进行了全面而深入的调研分析,对《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)的应用进行实物验证。在对国外绿色建筑的后评估情况进行研究的基础上,对国内获得绿色建筑设计标识或运行标识的130栋建筑进行了实地调研,本文对采用的绿色建筑使用后评估方法、调研数据及分析结果进行研究和概述。
本课题认为绿色建筑“效果”主要包括绿色建筑运行过程的技术经济性、建筑室内外环境质量、资源能源节约效益及用户满意度等4个方面的内容,良好的“绿色建筑效果”应体现在以下4个方面:
(1)绿色建筑技术方案经济合理,运行效果达到预期目标。绿色建筑技术的选择应首先做到经济合理、因地制宜,综合分析当地的气候资源条件、建筑功能特点,经过技术方案比对、增量成本分析,确定适合的绿色建筑技术体系。选用的技术应按照设计参数切实落实到建筑中,并采取正确科学的运行管理方式,保证选用的技术确实实现预计的节能、环保或其他效果。避免出现“只设计、不施工”、“施工后当摆设”、“好技术没有配备好的物业管理人员”等现象。
(2)设备、系统运行稳定,性能发挥良好,切实降低资源能源消耗。节能降耗是绿色建筑的重要目标之一,因此资源能源的节约量,是绿色建筑效果后评估的重要内容。良好的绿色建筑在投入使用前应对各用能系统、用水系统进行调试,保证设备和系统按照既定参数运行,做好能源资源消耗的记录工作,从而提供完整的运营记录数据。分析运营数据得到实际的用能及用水量,该用量应明显低于常规建筑。
(3)室内外环境良好,不产生环境污染或控制污染物的产出量。良好的绿色建筑应该做到健康环保,充分降低对环境的污染,不对环境造成很大的负担。功能划分合理、空间利用高效、室内外环境优越,建筑不产生噪声、废气等污染,污废水的排放符合国家标准的要求。
(4)建筑细节设计完备,落实到位,提供令使用者感到满意的使用空间。室内的温度、湿度和风速等参数应能满足人体热舒适的要求,室内新风量及自然通风效果应能满足良好室内空气品质的要求。建筑无障碍设计完备,室内照度合理,隔墙具有良好的隔声效果,满足居住或者工作等需求,绿色建筑环境应使大多数建筑使用者感到满意。
建筑使用效果后评价是指依据建筑性能标准,通过一定的程序对已建成建筑的性能进行测量和评价,检验建筑的实际使用是否达到预期的设想。建筑使用后评价需要考察的参数包括建筑的功能、物理性能、生理性能、环境效益、社会效益及使用者的心理感受等。简言之,即在建筑投入使用后,评价建筑的绩效。建筑使用后评价的结果作为信息反馈,可以对未来的建筑设计产生有益的影响。
2.1 样本的选取
根据我国绿色建筑项目发展情况,按照不同地域绿色建筑数量、气候分区、建筑类型、绿色建筑星级等选择了100个后评估调研样本,包括20个运行标识项目,80个设计标识项目,以及对30个额外的项目采取必要的检测等手段进行能耗及室内环境满意度方面的调研。调研项目共130个,其中公共建筑86个,住宅建筑44个,占全国绿色建筑总量的10.6%。20个运行标识项目占全国运行标识项目的26%,涵盖了我国各个气候区、建筑类型、绿色建筑星级。本课题选择的样本具有全面性,基本能够反映我国目前绿色建筑的实施和运行情况。
2.2 调研过程
首先,编写样本表、满意度调研问卷和增量成本调查问卷,发放到各建设单位、各设计单位,配合课题完成项目基本信息的填写和收集工作。样本表包括建筑面积、星级、类型、关键技术体系等内容。同时到项目现场收集资料,协助业主和设计人员、物业管理人员填写技术调研表。满意度调研问卷统计了不同气候区不同建筑用户的满意度情况。增量成本调查问卷统计了不同星级绿色建筑的增量成本范围。
然后,针对运行稳定的重点项目,测试其场地噪声环境、室内照度、室内温湿度等关键指标值,并与标准比对,收集其运行期间的各类能源和资源消耗数据,并做好逐月统计,折算到单位建筑面积中,分析其能耗水平。根据各个调研表的内容分析绿色建筑设计阶段常用技术、少用技术、各项技术在运行阶段的落实比例,典型功能建筑的能耗水平,各个气候区人们对建筑的满意度,以及不同气候区不同星级绿色建筑的增量成本等内容,形成工作成果报告,在研究基础上对调查样本表和调查问卷进行修改,形成后评估体系。
最后,选取10个已经取得绿色建筑标识并已运行的项目进行试评价,对后评估体系进行验证。其中包括6个住宅项目(5个三星级项目,1个二星级项目)及4个公建项目(3个三星级项目,1个一星级项目)。统计得出6个住宅项目的平均合格率为84.2%,4个公建项目的平均合格率为86.4%上,证明后评估体系具备较广泛的覆盖能力和适用价值。
3.1 绿色建筑技术落实情况
建筑节能与能源利用部分技术落实情况整体较好,主要原因分为4个方面:(1)各地的建筑节能标准不断提高,强制实施不断加强。(2)相对于其他绿色建筑技术,建筑节能理念的社会认知接受度较高。(3)有关建筑节能的产品和设备相对成熟和普及。(4)建筑能耗的降低、运营费用的减少带来较强的市场驱动力。外窗气密性、水系统变流量调节、节能设备与系统、部分负荷的设备可调性、高效冷热源等节能技术或节能策略在本次调研中的落实比例都达到了100%,而排风热回收、太阳能热水等节能技术在运营中效果不佳。
室内环境质量部分技术落实效果整体较好,主要体现在绿色建筑在室内声光热环境的控制方面。室内空气质量问题如CO2浓度监控系统,其投资一般较低,能较好地实现室内舒适度和节能的平衡,在设计及安装的过程中新风处理设备能力一般符合规范要求。建议加强在运营过程中的管控,特别是结合CO2监测系统的联动反馈,进行专项调试,在保障人体健康所需新风供给的基础上实现运行能耗的节约,确保实现设计功能。在墙体防结露问题上,建议设计阶段根据项目所在地气象条件进行保温和防结露设计,同时关注施工过程中对冷热桥部位保温施工的监督与验收。光导管技术和外遮阳技术都应加强维护,保障完好率,特别是控制系统的正常运转,使其真正起到节能及改善室内光环境的作用。
绿色建筑节水与水资源在节水器具方面落实相对较好,基本实现100%的落实率,但是在非传统水源利用技术上落实效果较差,主要原因包括以下几个方面:(1)建造及使用阶段会产生额外的增量成本;(2)申报绿色建筑时存在凑条文的情况,投入使用后因使用不便、维护工作需要的管理及技术水平较高等原因而放弃使用;(3)在建设之初技术经济性分析不合理,导致相关设施运营后使用效果达不到预期;(4)建筑使用者对非传统水源利用例如中水冲厕的接受度差,使其不能充分发挥作用;(5)建筑的空置率较高,造成非传统水源系统难以启动。此外,节水灌溉和用水分项(类)计量技术都较易实现,还应加强图纸设计和施工验收过程。
节地与室外环境部分所采取的绿色建筑技术整体落实情况较好,选用乡土植物、复层绿化、地下空间利用等技术得到了较好的落实。而室外透水地面比例、屋顶绿化和垂直绿化等技术出现问题相对较多,多是由于施工和管理不善造成的。室外噪音在设计阶段虽然已经进行了模拟分析计算,但由于项目建成后周围环境的变化而不能达到预期效果。还有个别项目由于项目所处位置周边规划的配套设施尚未形成而造成公共交通配置方面的功能达不到要求。
节材与材料资源利用部分整体落实效果较好,与我国现行的《绿色建筑评价标准》(GB50378-2006)条文设置有一定关系。技术整体落实比例在95%以上,落实效果较好。本地建材、预拌混凝土使用、高性能材料应用、施工废弃物利用、可再利用材料、可再循环材料、优化的结构体系等方面均未发现问题,“土建与装修一体化”、“绿色装修建材保证室内空气品质”两个环节存在问题。在后续绿色建筑发展中应更加重视土建与装修一体化、住宅产业化推进等内容。
运营管理部分出现的问题较多,除了施工过程中土方平衡、垃圾
站定期冲洗清理等方面未发现问题外,运行管理所涉及的技术和理念在落实方面几乎都出现了不同程度的问题。除垃圾分类收集落实比例为50%外,其他技术的落实比例在90%以上。物业管理能力不足,对一些设备的不当使用使其不能充分发挥应有的作用,并且在平时运行管理中缺乏对设备数据及运行能耗的记录。调查数据显示,完备、规范的物业管理可以有效发挥绿色建筑的良好效果,尤其是通过加强管理,充分发挥绿色建筑技术措施的作用,增加建筑设备的优化控制,能够实现绿色建筑的设定目标。
3.2 节能效果统计分析
本次调研中的55个项目提交了合理的节能率数据,节能率全部高于50%,基本范围在50%~80%之间,平均节能率达到62.4%(图1)。
3.2.1 我国绿色办公建筑实际运行能耗
选取位于寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区这3类不同气候区的30个办公建筑的节能情况进行了更加深入的调研,并实地进行了必要的检测,取得了一手运行数据并进行统计分析,其实际总能耗及其平均值如图2所示。
图2中,黑色柱体表示能耗值显著高于蓝色柱体表示的其他建筑,绿色柱体表示各气候区绿色办公建筑总能耗的平均值,虚线框中表示获得二星级认证的绿色建筑,其他为获得三星级认证的绿色建筑。14个位于寒冷地区的绿色办公建筑总电耗为50~140kWh/(m2·a)不等(其中10栋包含采暖能耗),平均能耗为90.4kWh/(m2·a),其中有3个办公建筑的总能耗显著高于其他建筑,其中TJ-3、TJ-4在作息时间上周六周日仍然上班,使用时间比一般办公建筑长是其总能耗显著高于其他建筑的原因之一,若排除这3栋楼之后重新修订,其总能耗的平均值为73.2kWh/(m2·a);10个位于夏热冬冷地区的绿色办公建筑总能耗为52~110kWh/(m2·a)不等,其总能耗平均值为72.3kWh/(m2·a);6个位于夏热冬暖地区的绿色办公建筑总能耗为50~120kWh/(m2·a)不等,其总能耗平均值为77.4kWh/(m2·a)。对比分析可知(表1),寒冷地区的绿色办公建筑总能耗基本处于目标值与约束值之间,夏热冬冷地区的绿色办公建筑总能耗基本接近或低于目标值,夏热冬暖地区的绿色办公建筑总能耗平均值接近目标值。
3.2.2 我国绿色商场建筑实际运行能耗
本课题调研了某集团在全国不同地区的19个商场的能耗情况(图3)。
由图3可知,19个商场的总电耗平均值为52.67kWh/(m2·a),显著低于表2、3所示的夏热冬冷地区和寒冷地区商场建筑能耗指标(B类)中购物中心的引导性指标值210kWh/(m2·a)和135kWh/(m2·a)。分析可知,这19个商场总电耗数值如此低的原因有两方面,一是商户入住率还不够高,二是数据处理用总面积分摊能耗时将车库等其他面积计入,所以数据准确性仍待核实。在分项能耗方面,商场建筑的电耗中,商户用电占绝大部分的比例;动力用电量所占比例最小;公共用电占比第二,且各商场公共用电的单位面积用电量较为稳定;而在暖通空调电耗方面,不同的商场用电量差别较大,这反映了不同气候区的差异以及不同商场在暖通空调方面的运行管理水平差异。
图1 调研项目节能率统计
图2 绿色办公建筑总能耗统计[单位:kWh/(m2·a)]
图3 某集团全国不同地区19个商场能耗拆分对比
3.2.3 我国绿色住宅建筑实际运行能耗
本课题共调研了位于严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区4类不同气候区的44个绿色住宅项目。考虑到我国南北地区冬季采暖方式的差别,为方便南北地区住宅建筑对比,并考虑调研数据获取的方便性和准确性,住宅能耗数据以电耗为比较基础。其他
一次能源消耗,如热力、煤、天然气消耗量按照等效电方法折算成电耗计入运行能耗中。运行能耗量以物业账单为数据来源,不参考能耗模拟值。排除入住率较低的、运营不满1年的项目后,15个项目的住宅能耗数据较为可靠。其中,有6个项目采用了集中空调,9个项目采用了分散空调。
(1)单位面积年能耗
调研的住宅项目单位面积年能耗包括采暖、空调、炊事、生活热水、照明及家电用能。全部15个住宅建筑实际单位面积年能耗及其平均值如图4、5所示,图中蓝色代表采用分体空调的住宅,紫色代表采用集中空调的住宅。
根据图4、5可知,采用分散空调时的住宅项目能耗为53~70kWh/(m2·a),平均能耗为63.0kWh/(m2·a);采用集中空调的住宅项目能耗为72~84kWh/(m2·a),平均能耗为76.5kWh/(m2·a)。根据调研情况,相同气候分区中采用分散空调项目的能耗明显低于采用集中空调项目的能耗,如获得三星级的天津-1和北京-1项目。
(2)能耗随星级变化趋势
表1 《建筑能耗定额标准》办公建筑能耗[单位:kWh/(m2·a)]
表2 夏热冬冷地区商场建筑能耗指标(B类)
表3 寒冷地区商场建筑能耗指标(B类)
图4 绿色住宅单位面积年能耗统计[单位:kWh/(m2·a)]
图5 绿色住宅单位面积年能耗平均值统计[单位:kgce/(m2·a)]
本次调研的15个项目获得的绿色建筑标识覆盖了一星级、二星级和三星级,其比例分别为6.7%、26.7%和66.6%。其中获得一星级的项目只有1个,且无燃气用能,未进行能耗比较。不同星级绿色住宅单位面积年能耗特点如图6、7所示,图中蓝色代表采用分散空调的二星级项目,紫色代表采用分散空调的三星级项目,橙色代表采用集中空调的三星级项目。从图6可知,获得二星级的绿色住宅单位面积年能耗为66~70kWh/(m2·a),平均能耗为67.8kWh/(m2·a);获得三星级的绿色住宅单位面积年能耗为53~84kWh/(m2·a),平均能耗为68.0kWh/(m2·a)。但三星级项目中采用分散空调的平均能耗为59.5kWh/(m2·a),采用集中空调的平均能耗为76.5kWh/(m2·a),差别较大。
从整体上看,同为采用分散空调系统,获得三星级项目的能耗比获得二星级项目低。同星级的项目中采用分散空调项目能耗比采用集中空调项目能耗低。
不同星级能耗变化范围是相互交叉的,同为寒冷地区的三星级项目,天津-1项目采用分散空调,单位面积年能耗为61.5kWh/(m2·a),
而北京某项目采用集中空调,单位面积年能耗为83.3kWh/(m2·a),后者约为前者的1.4倍。可见绿色住宅项目单位面积年能耗是随着星级增加逐渐降低的,但也不排除具体项目因所处气候分区、空调采暖方式、室内温度设定、间歇或持续运行方式的不同而具有自身的特点。
3.3 节水效果统计分析
所调研的项目中共有94个项目反馈了所使用的节水技术措施,其中51个项目采用了中水回用技术,67个项目采用了雨水回用技术(24个项目两种技术同时使用)。我国南北气候差异较大,南方地区温和湿润、雨量充沛,故多采用雨水入渗、雨水集蓄回用等技术;而北方气候干燥、雨水量不足,且降雨量不稳定,故多采用中水回用技术。
从图8中整体的节水趋势来看,中水回用技术的节水量普遍高于雨水回用技术。采用雨水回用技术的项目非传统水源利用率集中在0%~20%之间,节水量集中在3 000~10 000m3/a之间,部分项目非传统水源利用率仅为0.45%。因受季节影响,雨量不稳定,雨水利用实施难度较大。采用中水回用技术的项目非传统水源利用率主要在30%~75%之间,节水量集中在20 000~50 000m3/a之间,节水效果更加明显。中水回用水源主要来自市政中水或建筑优质杂排水,水量及水质较稳定,可用于建筑冲厕,提高了非传统水源利用率。本次调研中共42个项目反馈了节水量的具体数据(部分项目仅提供技术信息,未提供节水量值),经统计,中水回用总水量为726 265m3/a,雨水回用总水量为275 161m3/a,故总节水量为1 001 426m3/a。
3.4 绿色建筑增量成本分析
绿色建筑增量成本对绿色建筑效果的好坏起着极其重要的作用。本项目采用调查问卷的形式对绿色建筑的增量成本数据进行了收集分析。分析结果表明,绿色技术增量成本回收期较长,一般在2~10年,少数在10年以上。由于开发绿色建筑成本多由项目开发商自己承担,需通过绿色建筑市场价值进行转化实现绿色建筑增量成本回收,其投资回收期长短,将直接影响绿色建筑的开发力度和深度。由于目前对绿色建筑理念的认识度不够,绿色建筑项目的市场价值增值不高,开发商持有物业更是投资回报率较低,开发商开发绿色建筑项目所承担的风险大、收益小,投资风险较大,一定程度上导致绿色建筑技术方案落实困难、运行情况不佳,阻碍了绿色建筑的健康快速发展。
各气候区绿色建筑增量成本调研结果汇总:夏热冬冷气候区绿色建筑增量成本较低,寒冷地区最高。分析原因主要是:夏热冬冷地区绿色建筑起步较早,技术产品成熟;夏热冬冷地区基准建筑的绿色要求较高;建安成本也是影响增量成本的一个方面。同时,调研统计表明,太阳能光伏发电对于增量成本增加的影响最大。
绿色建筑增量成本主要产生的技术环节包括:土壤氡含量检测、屋顶绿化、围护结构热工性能优化、可再生能源利用、雨水中水利用、活动外遮阳、室内空气质量监控等,而一般绿色建筑在“节材”及“运营管理”部分不需要增加额外的投入。不同气候区的建筑增量成本也有所不同。目前增量成本的定义及研究方法仍有待完善。统计结果显示:公建项目一星级、二星级、三星级绿色建筑的增量成本分别为40元/m2、152元/m2、282元/m2;住宅项目一星级、二星级、三星级绿色建筑的增量成本分别为33元/m2、73元/m2、222元/m2(图9、表4)。
图6 不同星级绿色住宅单位面积年能耗[单位:kWh/(m2·a)]
图7 不同星级绿色住宅单位面积年能耗平均值[单位:kgce/(m2·a)]
绿色建筑运营的增量成本还未引起足够的重视,导致绿建在运营后其效果得不到充分发挥!一些绿色技术尤其是主动式技术使用机械、电气设备、设施来改变建筑物的运行状态与条件,如暖通空调、雨污水的处理与回用、智能化系统应用、垃圾处理、绿化无公害养护、可再生能源应用等,这些技术需要在日常运行中使用能源、人力、材料资源等,以维持有效功能,并且在一定的使用期后,必须进行更换或升级,因此,在运行时会产生一定的超过传统建筑的增量成本。
绿色建筑运营后各项绿色建筑技术的落实情况和使用效果总体较好。在技术落实率方面,节地与土地资源利用、节能与能源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量控制部分所采用技术的落实情况比较理想,而节水与水资源利用及垃圾分类收集处理方面的技术在落实过程中出现的问题比较多。我国明文要求以及政策积极支持的技术
都在绿色建筑中率先得到了很好的采用和落实。实际应用中评价效果较差的绿色建筑技术主要包括:透水地面、公共交通配套、用电分项计量系统、雨水收集系统、中水系统、绿化灌溉、垃圾分类收集系统和物业管理。色建筑的设定目标。
图8 雨水回用与中水回用技术节水量对比
图9 不同星级绿色建筑增量成本对比
根据调研成果统计分析和各个报告得出的结论,对我国绿色建筑未来发展提出如下意见和建议:
(1)关注绿色建筑实际能耗水耗,由关注技术转变为关注实际节约效果,因地制宜地推广适合我国国情的绿色建筑技术。
(2)关注绿色建筑的增量成本,提高绿色建筑经济效益,由政府调控为主的驱动逐步转变为市场驱动。
(3)相关管理部门应充分重视绿色建筑竣工后的验收、投入使用前的设备运行调试和使用后的中期检查。
(4)增加绿色建筑培训,对政府,开发单位、设计院、咨询公司、物业公司进行分类培训。在设计前期阶段就将绿色建筑理念与常规建筑设计融合。
(5)落实好配套政策和补贴,引导产生绿色经济,提高各方的参与动力。
表4 不同星级绿色建筑增量成本
调研结果显示,我国绿色建筑在节能节水方面已经取得了良好的环境效益。接近70%的绿色办公建筑能耗低于相应气候区的能耗约束值。55.73%的建筑使用了非传统水源,节水前景十分可观。
绿色建筑增量成本尤其是运营增量成本对绿色建筑效果的好坏起着极其重要的作用,后者是影响绿色建筑运营效果最直接的因素。而完备、规范的物业管理可以有效体现绿色建筑的良好效果,充分发挥绿色建筑技术措施的作用,增强建筑设备的优化控制,能够实现绿
李丛笑,中国城市科学研究会绿色建筑研究中心主任
林波荣,博士后,清华大学建筑学院建筑技术研究所副所长,教授魏慧娇,中国城市科学研究会绿色建筑研究中心
郭振伟,中国城市科学研究会绿色建筑研究中心
郭晓川,中国城市科学研究会绿色建筑研究中心
2014-11-20
POST-OCCUPANCY EVALUATION ON GREEN BUILDING IN CHINA
建筑使用效果后评价是指依据建筑性能标准,通过一定的程序对建成建筑的性能进行测量和评价,检验建筑的实际使用是否达到预期的设想。本文通过抽样调查的方法,对我国现行绿色建筑能耗及满意度进行统计分析,对我国取得绿色建筑评价标识并已运行的130栋绿色建筑的使用效果进行了全面而深入的调研,对《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)的应用进行实物验证。研究结果证明了采用建筑使用后评估方法在我国绿色建筑发展中的重要性和紧迫性,并验证了后评估方法的可行性。
Building post-occupancy evaluation is to measure and evaluate the performance of existing buildings through a set of procedure in accordance to building performance standards, so as to test whether the actual use is as expected. Based on the sample survey, this paper conducts a statistical analysis on the existing green building in China, and evaluates the operation performance of the 130 "Green Building Label" buildings, and tests the application of Green Buildings Evaluation Standard (GB/T 50378-2006). The result proves that it is urgent and feasible for China to use the building post-occupancy evaluation methodology for the purpose of its green building development.
建筑使用效果后评价 绿色建筑 四节一环保
Building Post Occupancy Evaluation, Green Building, Four-Saving One Environmental Protection