国内外建筑能耗标准差异性分析

周尚前

中建安装工程有限公司

公共建筑尤其是大型办公建筑，普遍存在追求过高的舒适标准而忽视能耗，当前我国有关建筑能耗基准评价工作处于起步阶段，建筑能耗基准评价工具的研究更是远远落后于国外先进水平[1]，因此有必要针对办公建筑展开能耗基准评价研究。很多国家建筑节能标准都是从对围护结构的指标约束开始，随着围护结构性能的提高，逐渐强调暖通空调系统的效率，但不同国家在节能标准权重上各有侧重。

1 建筑能耗评价方法

表1建筑节能标准确定方法，建筑能耗标准为各类型建筑提供能耗指标或评价方法[2]，对某一限定范围内的建筑能源消耗水平具有较高的代表性，通过该基准评价能源消耗水平的高低。建筑能耗标准有三种确定方法：模拟计算；多元拟合回归；其他统计方法。

几乎所有发达国家建筑节能标准都是从规定不同部位的约束性指标和不同设备的最低效率开始，规定性方法易于操作，但可能会对建筑的某些部分和相关设备要求严格，导致成本过高。因此，随后出现了对单项数值进行调整的权衡判断法，此方法有利于技术创新和发挥设计人员的创造性。计算机模拟技术的发展使参照建筑法、能耗限额法和整体能效法应运而生并逐渐普及，但能耗计算软件需要随着技术进步而不断更新，且软件认证是一项较为复杂的工作。

表1 建筑节能标准确定方法

2 国内外建筑能耗标准比较

2.1 国内外建筑能耗标准比较

表2为国内外建筑节能强制性标准主要覆盖范围。

表2 国内外建筑节能强制性标准主要覆盖范围

图1所示英、美、日、中四国绿色建筑评价指标权重的比较[3][4][5][6][7]。国内外不同标准大多是针对建筑节能设计提出的最低要求，对于超出节能标准的低能耗建筑（零能耗建筑）没有评价准则。我国的建筑节能设计标准内容覆盖尚不够全面，目前主要包括围护结构、暖通空调系统两部分。建筑评估体系上存在一些不足：评估标准片面强调单项技术指标，缺乏整体性；能耗成本经济性重视不够；忽视建筑综合使用要求与性能的协调；部分指标达到标准会导致成本过高。发达国家的节能设计标准，还分别包括热水供应系统、用能成本、可再生能源系统和运行维护，将这些内容统一从建筑整体能效上考虑，我国最新版《绿色建筑评价标准》GBT50378-2014已经逐步向建筑整体、协调、可持续方向发展。

图1 英、美、日、中四国绿色建筑评价指标权重

2.2 国内外建筑能耗标准中重点参数对比

由表3可见，我国标准墙体、窗户等围护结构的传热系数比欧美要高[3][4][5][6][7]，美国ASHRAE标准屋顶传热系数要高于我国，这是因为美式建筑更注重采光、自然通风和外观，屋顶通常设置可开启透明天窗，另外在冷水机组等建筑设备效率要求方面，我国标准要低于欧美指标。

图2为9个评价体系的建筑能源权重指标[3]，美国LEED和加拿大GBTool能源权重约25%，德国DGNB中资源消耗和能源需求列在生态质量子版块下（一次能源需求、能源需求与可再生能源），并没有给出具体的建筑能源权重指标。德国DGNB体系是世界先进绿色环保理念与德国高水平工业技术的结合，其建筑能耗主要包含采暖、制冷、通风、照明等维持建筑正常使用功能的能耗，并根据建筑在使用过程中的能耗，区分不同能源种类（石油、电、天然气及可再生能源等），计算其一次能源消耗量，然后折算出相应CO2排放量。德国规定居住建筑需计算全年一次能耗和可再生能源比例，我国建筑节能标准在可再生能源使用方面无强制性要求。英国BREEAM评价体系能源占13%，而在BREEAM（Offices2008）中能源比例较前者上升46.2%达到19%。邻国日本是海岛国家自然资源紧缺高度重视建筑能耗问题，其CASBEE（NC2010）中能源比例高达40%，与日本类似同属亚洲发达国家的新加坡其绿色建筑评价标准Green Mark中能源权重达到更高水平的50.4%，中国绿色建筑评价标准中能源权重指标约占25%。

表3 国内外建筑节能标准中重点参数比较

图2 国内外建筑评价体系能源权重指标对比

2.3 英国EEBPP办公建筑能耗指标

由图3可见英国EEBPP办公建筑能耗定额指标[8][9]随着通风空调系统形式而改变，自然通风方式的建筑其能耗中天然气石油比例要高于电力，而随着建筑舒适度提高其电力消耗比例大幅度上升，对高品位能源的依赖程度增加，建筑尤其是豪华建筑应考虑采用更高比例的低品位一次能源（太阳能、地热能等），减少电力等高品位能源消耗。另外，办公建筑能耗分析表明实际能耗与建筑面积、空调系统形式和使用人员密度紧密相关，建筑面积、空调系统形式和使用人员密度是影响办公建筑能耗的关键性因子。

图3 英国EEBPP办公建筑全年能耗

3 中美不同标准下南京地区办公建筑全年能耗

表4与5列出《公共建筑节能设计标准》与ASHRAE 90.1详细的不同参数设置，我国标准在围护结构、机组效率方面的要求均低于ASHRAE90.1标准，我国标准应适当减小围护结构的传热系数或提高冷源的性能以利于建筑节能。

表4 夏热冬冷地区与ASHRAE90.1中3A地区围护结构热工性能对比

表5 冷水机组性能系数

以南京市某典型办公建筑为例，分析中美不同标准下办公建筑能耗，单个房间室内面积120 m2，体形系数0.26，窗墙面积比0.56，新风量 30 m3/(h·人)。选取空调系统为水冷螺杆冷水机组+燃气锅炉，室内末端为风机盘管加新风，水冷式螺杆机组按最低性能系数4.1，燃气锅炉效率0.8。考虑南京地区四季开始时间、持续时间，设定供冷期为5月25日至9月25日，采暖期为12月1至2月15日。办公建筑工作日空调系统工作时间为7∶00～18∶00，节假日按照中国法定节假日设定。办公建筑的人员在室率、照明功率密度、电器设备功率等按《公共建筑节能设计标准》设置，随后再与中国标准相对应地按照ASHRAE 90.1要求设定各项参数建立模型。

图5我国标准与美国标准办公建筑全年能耗对比，制冷机能耗、照明和办公设备能耗在办公建筑全年能耗中占有较大的比例，ASHRAE 90.1标准对冷水机组的能效要求较高，标准中参数的限定值都比我国标准要求高，因此其制冷机能耗小于按照《公共建筑节能设计标准》计算的结果。ASHRAE90.1中规定的办公室照明密度为8.8 W/m2，我国《公共建筑节能设计标准》2005版中规定的普通办公室照明功率密度为11 W/m2，高出ASHRAE90.1标准25%，即使最新版的我国标准办公建筑照明功率密度9.0 W/m2仍大于ASHRAE90.1标准。水泵、风机和冷却塔三项在全年总能耗中所占比例较小，我国标准计算结果略大于美国标准。燃气采暖方面，美国标准全年耗热量为132.6 MJ/m2，我国标准全年耗热量 142.5 MJ/m2，我国标准燃气锅炉额定效率80%要低于ASHRAE90.1中89%的要求，因此理论上我国标准燃气锅炉供热能耗要高于于美国标准。

图5 我国标准与美国标准办公建筑全年分项能耗对比

4 结论

我国现行绿色建筑评价仍局限于“四节一环保”强调对各分项具体数值限额，采取类似指标清单和简单判定方式，给出约束性和强制性两大指标，没有充分考虑到气候差异、建筑使用差异、能源费率变化以及软件认证等因素对于建筑能耗评估的影响，缺乏灵活性和整体能效权衡。美国ASHRAE体系和德国DGNB属于世界第二代绿色建筑评估体系，注重整体评价，给出单项评分指标但又留有变通余地。随着我国技术进步和法治水平的提高，应借鉴国外建筑节能经验，结合我国国情，综合参照建筑法、能耗定额法和整体能效法的优点，完善建筑能耗标准。