马鹏真,刘登龙,牛 壮,肖 鹏(.青岛国信建设投资有限公司, 青岛 66000;.上海市建筑科学研究院有限公司, 上海 008)
自 2019 年 8 月 1 日 GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》实施以来已经过近两年时间。GB/T 50378—2019重新定义了什么是绿色建筑,更加关注人与环境的关系,以建筑高质量发展为新目标,由原来的“四节一环保”(节能、节地、节水、节材、保护环境)升级为安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居以及提高与创新六大项。更加重视“以人为本”的理念,站在业主方和使用者的角度来设计建造绿色建筑,更加直接地提升使用者对于绿色建筑的体验感和认知度。新国标变化最大的应该为取消了设计阶段认证标识,直接由竣工评价标识所取代。从 2019 年8 月 1 日起第一批新国标绿色建筑项目应该即将竣工并进行评审工作,按照新国标绿色建筑体系,新国标绿建相对于现行的 2015 版《公共建筑节能设计标准》到底节能多少,是一个值得探讨的话题。本文从 GB/T 50378—2019 的角度出发探讨如何节能效益最大化,结合项目案例分析青岛寒冷地区绿色建筑公建二星级的运行能耗节能潜力,为实现 GB/T 50378—2019 绿色建筑与节能减排乃至“碳达峰”“ 碳中和”更好地有机结合,提供了参考与借鉴。
GB/T 50378—2019 中涉及节能的控制项有 10 条,其中 3 条为绿色建筑的先决条件,7 条为控制项,换算分值为7 分,如表1 所示。
表1 GB/T 50378—2019 中涉及节能的控制项
GB/T 50378—2019 中涉及节能的评分项有 12 条目, 共计 13.5 分,如表2 所示。
表2 GB/T 50378—2019 中涉及节能的评分项
根据表1、表2 可以清晰地得出,GB/T 50378—2019涉及节能的条目共 22 条,涉及分值为 20.5 分,占总分值的19%;先决条件及控制项共 10 条,分值为 7 分;评分项共计 12 条,分值为 13.5 分。
以上的 22 条节能措施可以分为 5 大类,分别为采暖空调、围护结构、动力、照明、输配系统。
根据近几年我国各科研机构以及政府实测数据分析,针对大型公建,空调系统能耗占 40%~50%,照明设备系统消耗能源占 20%~60%,电梯、机房、动力等设备约占10%[1],水泵风机等输配系统的运行能耗约占空调系统的40%[2]。在建筑各能耗占比中,暖通部分占比最大,其次为照明,电梯、机房,动力部分占比最小。因此,针对于GB/T 50378—2019 寒冷地区公建,提高围护结构性能、增加遮阳设施以及暖通设备的性能参数带来的节能收益也是最大的,采用合理的窗墙比充分利用自然采光,采用高能效 LED 灯具、节能电梯、高性能的风机水泵对于建筑节能也有很大帮助。
案例项目所在地位于青岛市,属于寒冷气候区。建筑为高度 179.7 m 超高层公共建筑,地上 43 层,主要功能为办公、酒店、商业,建筑面积 83 908 m2;地下 3 层为停车场。冷源采用 2 台螺杆式冷水机组及 2 台离心式冷水机组,供暖期供热采用市政热源,冬季采用 2 台制热量为 700 kW的燃气真空热水锅炉为酒店提供生活热水以及为过渡季节空调热水提供热源,单台燃气用量约为 630 m3/h。该项目建成后将达到 GB/T 50378—2019 绿色建筑二星级标准,各业态区域面积如表3 所示。
表3 建筑各业态区域面积
根据表1、表2、 GB/T 50378—2019 技术措施,针对案例项目运行期间能耗节省潜力分以下类别,计算结果如下。
(1)建筑围护结构性能提升 10% 或供暖空调负荷降低10%。此处负荷降低 10%,计算结果如表4、表5 所示。
表4 围护结构采暖季节省费用
表5 围护结构供冷季节省费用
(2)设置遮阳设施。考虑到外遮阳的投资成本较大,项目采用固定外遮阳加内部高反射比窗帘的技术措施。固定遮阳构建外挑 300 mm,间距 1 200 mm,该措施将会大大减低 4 个朝向外立面的太阳的热,平均减少夏季空调负荷的20%[3],遮阳降低供冷季能耗费用如表6 所示。
表6 遮阳降低供冷季费用
(3)照明功率密度值不应高于现行国家标准 GB 50034—2004 规定的现行值,充分利用天然光,采用 LED节能型灯具。该建筑正常照明时间 12 h,通过优良的窗墙比,每天减少 2 h 照明时间。此外采用 LED 灯具可比常规灯具节能2/3[4],采光措施节省费用如表7 所示。
表7 采光措施节省费用
(4)空调设备制冷性能系数提升 6%。螺杆式冷水机组由 5.50 提升至 5.83。离心式冷水机组由 5.80 提升至6.15。空调设备节省费用如表8 所示。
表8 空调设备节省费用
(5)由于项目冬天采用市政供暖,冬天设备的供暖费用没有节省。但过渡季节采用锅炉作为替代热源,燃气锅炉热效率由 90% 提升至 94%,按照过渡季节 30 d 使用供暖计算,单台燃气炉节气 6 300 m3,节省费用如表9 所示。
表9 过渡季天然气节省费用
(6)采取有效措施降低供暖空调系统的末端系统及输配系统的能耗。水泵风机等输配系统的运行能耗约占空调系统的 40%[2],由于输配系统受多因素影响,故无法详细量化节省费用。根据引文输配系统节省费用为采暖空调系统节省费用的 40%,则输配系统节省费用如表10 所示。
表10 输配系统节省费用
(7)垂直电梯应采取群控、变频调速或能量反馈等节能措施。具有能量反馈装置的电梯比一般电梯节能17.6%[5]。据调查市面上常规电梯 1 000 kg 载重量,速度 1.5~1.75 m/s 电梯,电机功率为 15~20 kW,年耗电量 9 490 kWh[6]。案例项目一共采用 51 部电梯,由于电梯载重量、尺寸、功能不尽相同,此处按照标准电梯载重量 1 000 kg、电机功率 15~20 kW 计算。电梯节省费用如表11 所示。
表11 电梯节省费用
如表12~表13 所示。案例项目总建筑面积建筑为83 908 m2,其中商业+办公层面积占 8%,餐厅面积占3%,旅馆面积占 20%,办公面积占 69%,建筑达到 GB/T 50378—2019二星级年运行节能潜力 249.4~275.5 万元。其中商店办公层运行节能 21.5~23.8 万元,占总运行节能的9%,餐厅节能 8.2~8.9 万元,占总运行节能的 3%,旅馆节能 53.8~62.8 万元占总运行节能 12%,办公区域面积最大运行能耗节能最可观为 165.8~180.0 万元,占总运行节能的 65%。
表12 各业态区域节省费用单位:万元
表13 各业态区域节能比例单位:%
由于项目冬天采暖季节采用市政供暖,因此采暖设备性能提升节省的运行能耗不存在,根据表14 所示,5 大节能措施里,采用 LED 节能灯具对于案例项目运行能耗贡献最大,较常规灯具该项目可节省 159.4万元,占总节省运行能耗的64%,其次围护结构性能提升以及采用遮阳措施为该项目节省运行能耗费用 43.1~57.3 万元占总额的 17%,优化输配系统节省运行能耗费用 21.9~29.4 万元占总额的 9%,空调以及过渡季锅炉节省运行能耗费用 17.4~21.8 万元占总额的7%,节能电梯部分节能最小 7.7 万元只占总额 3%。
表14 节能措施节能比例单位: %