基于《绿色建筑评价标准》的节能运行分析研究——以青岛某居住建筑为例.pdf

Green Building 绿 色 建 筑 绿色建筑2023年 第3期055基于绿色建筑评价标准的节能运行分析研究基于绿色建筑评价标准的节能运行分析研究以青岛某居住建筑为例以青岛某居住建筑为例张永恒（青岛市建筑节能与产业化发展中心，山东 青岛 266100）摘要：根据 GB/T 50378 2019绿色建筑评价标准，对青岛某居住建筑项目在节能方面提升优化，深入研究项目的节能控制项与评分项，涵盖安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居、提高与创新六个方面，分析其中降低运行能耗的技术措施，探讨如何实现节能效益最大化。通过案例，分析三星级绿色建筑的节能潜力，为推动城市建设绿色低碳转型，实现“双碳”目标提供参考与借鉴。关键词：绿色建筑评价标准；绿色建筑；运行能耗；居住建筑中图分类号：TU241.7 文献标志码：B 文章编号：1674-814X（2023）03-055-030 引 言为贯彻落实绿色发展理念，推进绿色建筑高质量发展，国家在2019年更新了绿色建筑评价标准，版本号为GB/T 503782019，正式实施日期为2019年8月1日。GB/T 503782019绿色建筑评价标准（以下简称“绿建标准”）由原来的“四节一环保”（节能、节地、节水、节材和环境保护）升级为安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居、提高与创新六大项。不同于原标准侧重建筑本身绿色化和资源节约的特点，绿建标准更好地体现了“以人为本”的技术要求，强调发展高质量建筑。绿色建筑在健康、舒适、便捷、宜居方面的优势是一个值得深入研究的问题，笔者从绿色建筑建设的角度出发，探讨如何最大限度地节约资源、保护环境，并结合项目案例分析青岛寒冷地区三星级绿色居住建筑的运行能耗节能潜力，为实现绿色建筑与节能减排，乃至实现“双碳”目标，提供参考与借鉴。1 绿建标准 中节能条文研究绿建标准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 绿建标准中涉及节能的控制项条目号内 容先决条件围护结构热工性能的提高比例：一星级5%、二星级10%、三星级20%；建筑供暖空调负荷降低比例：一星级5%、二星级10%、三星级15%先决条件严寒和寒冷地区住宅建筑外窗传热系数降低比例：一星级5%、二星级10%、三星级20%先决条件外窗气密性能符合国家现行相关节能设计标准的规定，且外窗洞口与外窗本体的结合部位应严密7.1.1应结合场地自然条件和建筑功能需求，对建筑的体形、平面布局、空间尺度、围护结构等进行节能设计，且应符合国家有关节能设计的要求7.1.2应采取措施降低部分负荷、部分空间使用下的供暖、空调系统能耗7.1.3应根据建筑空间功能设置分区温度，合理降低室内过渡区空间的温度设定标准7.1.4主要功能房间的照明功率密度值不应高于现行国家标准GB 500342013建筑照明设计标准规定的现行值；公共区域的照明系统应采用分区、定时、感应等节能控制；采光区域的照明控制应独立于其他区域的照明控制7.1.5冷热源、输配系统和照明等各部分能耗应进行独立分项计量7.1.6垂直电梯应采取群控、变频调速或能量反馈等节能措施；自动扶梯应采用变频感应启动等节能控制措施7.1.8不应采用建筑形体和布置严重不规则的建筑结构绿 色 建 筑 Green Building绿色建筑2023年 第3期056绿建标准中与节能相关的评分项共12条，分别涵盖健康舒适、资源节约、提高与创新章节，换算得分共计13.5分，如表2所示。表 2 绿建标准中涉及节能的评分项条目号内 容5.2.8充分利用天然光5.2.9具有良好的室内热湿环境5.2.10优化建筑空间和平面布局，改善自然通风效果5.2.11设置可调节遮阳设施，改善室内热舒适7.2.4优化建筑围护结构的热工性能7.2.5供暖空调系统的冷、热源机组能效均优于现行国家标准GB 501892015公共建筑节能设计标准的规定以及现行有关国家标准能效限定值的要求7.2.6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7.2.7采用节能型电气设备及节能控制措施7.2.8采取措施降低建筑能耗7.2.9结合当地气候和自然资源条件合理利用可再生能源9.2.1采取措施进一步降低建筑供暖空调系统的能耗9.2.7进行建筑碳排放计算分析，采取措施降低单位建筑面积碳排放强度由表1和表2可知，绿建标准涉及节能的条目共22条，涉及分值为20.5分，占总分值的19%。22条节能措施可以分为五大类，分别为采暖空调、围护结构、动力、照明、输配系统。笔者通过对相关数据的调查研究发现，民用建筑能耗中住宅能源消耗就占60%，其中，制冷的空调所消耗的能量又占住宅能耗的65%，热水供应占15%，照明以及其他家用电器设备占14%，炊事活动占6%1。在建筑各能耗占比中，空调系统占比最大，其次为热水供应、照明以及其他家用电器设备，炊事活动占比最小。因此对于绿建标准所涉及的寒冷地区的居住建筑，合理提高围护结构性能、增加遮阳设施、提高暖通设备的性能参数带来的节能收益是最大的，采用合理的窗墙比充分利用自然采光、采用高能效LED灯具、节能电器等对于建筑节能也有很大帮助。2 三星级绿色建筑项目案例本项目位于青岛市，属于寒冷气候区。建筑为多层住宅，总用地面积为26 171 m2，总建筑面积为65 368.34 m2，其中，地上建筑面积为40 593.10 m2，地下建筑面积为24 775.24 m2，容积率为1.5，绿地率为30%。建筑密度为35%，住宅户数为201户，总车位数为321个。项目采用新风一体机系统供冷供热，保证室内舒适环境，充分利用房间的能源以达到节能目的，末端均可独立启停。室外新风经过新风一体机处理后送至各个房间，循环风经过新风一体机再送至房间内，排风则经过新风一体机作热交换处理后排到室外。同时，采用分体式平板集热太阳能系统及电辅热形式提供生活热水。该项目建成后将达到三星级绿色建筑标准。笔者根据表1、表2、绿建标准技术措施，将案例项目运行期间能耗节省潜力分为围护结构、遮阳设施、照明措施、空调设备四个类别。2.1 围护结构建筑围护结构性能提升15%或供暖空调负荷降低15%。本项目供暖空调负荷降低15%，围护结构节省用电费用统计结果如表3所示（以地上面积40 593.10 m2计算）。表 3 围护结构节省用电费用统计季节冷、热指标/（W/m2）冷、热负荷/kW负荷降低15%/kW年节省用电费用/万元备注供冷季80903 247.453 653.38487.12548.0024.3327.37空调季按90天、每天工作时段按10 h，每度电按0.555元计算供热季45701 826.692 841.52274.00426.2313.6921.29围护结构全年节省用电费用38.0248.66由表3可知，建筑围护结构性能提升在供冷季冷指标为8090 W/m2，冷负荷为3 247.453 653.38 kW，可降低负荷487.12548.00 kW，年节省用电费用24.3327.37万元；建筑围护结构性能提升在供热季热指标为4570 W/m2，热负荷为1 826.692 841.52 kW，可降低负荷274.00426.23 kW，年节省用电费用13.6921.29万元。综上所述，建筑围护结Green Building 绿 色 建 筑 绿色建筑2023年 第3期057构性能提升全年可节省用电费用合计38.0248.66万元。2.2 遮阳设施设置遮阳设施，考虑到外遮阳的投资费用较大，项目采用固定外遮阳加内部高反射比窗帘的技术措施。固定遮阳构件外挑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%2，遮阳降低供冷季能耗费用如表4所示（以地上面积40 593.10 m2计算）。表 4 遮阳降低供冷季费用季节冷指标/（W/m2）冷负荷/kW负荷降低20%/kW年节省用电费用/万元备注供冷季80903 247.453 653.38649.49730.6832.4436.50空调季按90天、每天工作时段按10 h，每度电按0.555元计算由表4可知，固定外遮阳加内部高反射比窗帘在供冷季冷指标为8090 W/m2，冷负荷为3 247.45 3 653.38 kW，可降低负荷649.49730.68 kW，年节省用电费用32.4436.50万元。2.3 照明措施照明功率密度值不应高于现行国家标准GB 500342013建筑照明设计标准规定的现行值，建筑物通过优良的窗墙比设计，能够充分利用天然光采光。该建筑采用LED节能型灯具，正常照明时间8 h，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2/33。照明措施节省用电费用如表5所示（以地上面积40 593.10 m2 计算）。表 5 照明措施节省费用功能区域照明密度/（W/m2）面积/m2功率/kW全年电量指标（每天平均使用8 h）/（kWh/m2a）全年电量指标（每天平均使用6 h）/（kWh/m2a）全部采用节能LED灯具（比常规节能2/3）/（kWh/m2a）住宅6.540 593.10263.8618.9814.249.49用电费用（平均电价0.555元/kWh）10.53元/m2a7.90元/m2a5.27元/m2a年用电费用节约/节能率10.67万元/a（24.98%）21.35万元/a（49.95%）由表5可知，当每天平均使用8 h，全年电量指标为18.98 kWh/（m2a），对应用电费用为10.53元/（m2a）；当每天平均使用6 h，全年电量指标为14.24 kWh/（m2a），对应用电费用为7.90元/（m2a），较每天平均使用8 h每年可节约费用10.67万元，节能率达到24.98%；当全部采用LED节能型灯具，可比常规节能约2/3，在每天平均使用6 h的情况下，全年电量指标为9.49 kWh/（m2a），对应用电费用为5.27元/（m2a），较普通灯具每天平均使用8 h每年可节约用电费用21.35万元，节能率达到49.95%。2.4 空调设备空调设备制冷性能系数提升12%。空气源热泵由2.6提升至2.92。空调设备节省用电费用如表6所示（以地上面积40 593.10 m2计算）。表 6 空调设备节省费用季节冷、热指标/（W/m2）负荷（扣除围护结构及遮阳35%）/kW电功率降低/kW年省电量（COP提升12%）/（kWh/a）节省电费/万元供冷季80902 110.842 374.7088.97100.0980 07390 0814.445.00供热季45701 187.351 846.9950.0577.8545 04570 0652.453.89总计125 118160 1466.898.89由表6可知，采用空气源热泵在供冷季冷指标为8090 W/m2，冷负荷为2 110.842 374.70 kW（扣除围护结构及遮阳35%），电功率降低88.97100.09 kW，年省电量为80 07390 081 kWh/a，每年节省用电费用4.445.00万元；采用空气源热泵在供热季冷指标为45 70 W/m2，热负荷为1 187.351 846.99 kW（扣除围护结构及遮阳35%），电功率降低50.0577.85 kW，年省电量为45（下转第61页）Green Building 绿 色 建 筑 绿色建筑2023年 第3期0616 结 语笔者通过对某优秀历史戏院二层桁架结构健康监测工程实例的分析，发现基于光纤光栅技术和静力水准技术的结构健康监测系统可适用于优秀历史建筑，为准确掌握类似房屋（年代久远、图纸丢失、结构复杂等）的工作性状提供了有力依据。为了更好地保护优秀历史建筑，并使其更长久地展示其历史风貌，必须充分了解其房屋的受力和变形特性，通过结构健康监测对计算模型的正确性进行校验与复核，可以使房屋管理人员、改造加固设计人员对房屋有更全面、准确的认识。参考文献：1 李宏男,李东升.土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评J.地震工程与工程振动,2002(3):82-90.2 史学涛.结构健康监测系统的研究D.上海:同济大学,2006.3 董云峰,王玉玲,吴春梅.光纤光栅传感器用于钢筋混凝土结构健康监测的实验研究J.大庆师范学院学报,2010,30(6):75-77.4 何晓业,何晓红.静力水准系统的流体力学研究J.大地测量与地球动力学,2007,27(2):122-124.收稿日期：2022-11-23作者简介：王晓倩，硕士研究生，工程师，从事房屋质量检测与鉴定工作，现供职于上海市建筑科学研究院有限公司。通信地址：上海市徐汇区宛平南路75号2号楼。（上接第57页）04570 065 kWh/a，每年节省用电费用2.453.89万元。综上所述，采用空气源热泵空调设备年省电量合计为125 118160 146 kWh/a，全年可节省用电费用合计6.898.89万元。3 结 语本项目按照绿建标准三星级绿色建筑设计施工，总结表3至表6，项目采用的围护结构、遮阳设施、照明措施、空调设备四类节能措施每年可节省用电费用总计98.70115.40万元，每类节能措施的年节省用电费用以及节能占比如表7所示。表 7 四类节能措施的年节省用电费用以及节能占比节能措施年节省用电费用/万元节能占比/%围护结构供热季24.3327.3723.72围护结构供冷季13.6921.2918.45固定外遮阳+高反射比窗帘32.4436.5031.63LED照明21.3518.50空气源热泵供冷季4.445.004.33空气源热泵供热季2.453.893.37总计98.70115.40100.00由表7可知，围护结构性能提升对节省运行能耗贡献最大，在供热季年节省用电费用24.3327.37万元，节能占比23.72%，在供冷季年节省用电费用13.6921.29万元，节能占比18.45%，围护结构性能提升合计全年可节省用电费用合计38.0248.66万元，占总节省运行能耗的42.17%；其次为遮阳措施，本项目采用固定外遮阳加高反射比窗帘遮阳措施，全年可节省用电费用32.4436.50万元，占总节省运行能耗的31.63%；照明措施采用LED节能灯具，较常规灯具每年节省运行能耗用电费用21.35万元，占总额的18.50%；空气源热泵系统的节能占比最小，在供冷季年节省用电费用4.445.00万元，节能占比4.33%，在供热季年节省用电费用2.453.89万元，节能占比3.37%，空调设备采用空气源热泵系统全年可节省用电费用合计6.898.89万元，占总额的7.7%。参考文献：1 颜世凡.住宅能耗设备的能耗现状及节能方案研究J.建筑与装饰,2018(13):182-183.2 张丽娜,季亮,葛曹燕.玻璃幕墙建筑竖向遮阳技术效果分析及速查表J.城市发展研究,2015(增刊1):64-68.3 顾民华.低碳经济下的LED节能灯应用及技术分析J.中国设备工程,2020(24):227-228.收稿日期：2023-02-10作者简介：张永恒，大学本科，工程师，专业领域为绿色建筑与建筑节能，现供职于青岛市建筑节能与产业化发展中心。通信地址：山东省青岛市崂山区泉岭路8号4层。