建筑節(jié)能技術(shù)第12章-建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)評價(jià)課件

1、建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)評價(jià)第十二章建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第一節(jié)建筑能耗分析第二節(jié)建筑節(jié)能評估體系第三節(jié)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)目錄Contents第五節(jié)建筑節(jié)能社會環(huán)境效益1建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析12.1.1收益和成本,資金的時(shí)間價(jià)值能源費(fèi)用是商用建筑經(jīng)營管理單位每年最大的支出,僅次于人力資源費(fèi)。因此無論對哪家單位,建筑能效管理的主要目的之一都是降低建筑物的運(yùn)行成本,節(jié)支增效。一般而言,業(yè)主或設(shè)施管理人員想要投資一個(gè)建筑節(jié)能的項(xiàng)目,總是期望收益能大于成本,自己的投入能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)回收。建筑節(jié)能項(xiàng)目潛在的收益包括:1)能源費(fèi)用的節(jié)省。2)減小耗能設(shè)備的容量從而降低設(shè)備投資。3)減少耗能設(shè)

2、備的維護(hù)費(fèi)用。4)減少運(yùn)行管理人員從而降低勞動力開支。5)改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)從而提高業(yè)主經(jīng)營的效益。6)銷售回收的能量得到的額外收入。7)降低環(huán)境污染。但是,在占用一筆資金(本金)作為建筑節(jié)能的投入時(shí),必須為使用這筆資金付出一定的代價(jià),這就是利息。占用資金的時(shí)間越長,付出的利息就越多。因此,利息就是資金的時(shí)間價(jià)值。式中Fn本利和;P本金;In利息;n計(jì)算利息的周期數(shù)。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析利息通常根據(jù)利率來計(jì)算。利率是在一個(gè)計(jì)息周期內(nèi)得到的利息與本金之比,用i表示式中I1在一個(gè)計(jì)息周期內(nèi)的利息。在建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析中,往往要對項(xiàng)目整個(gè)壽命周期內(nèi)的全部支出和全部收益進(jìn)行評價(jià)。這時(shí),必須要考慮資金的

3、時(shí)間價(jià)值,而不是簡單地把不同時(shí)間發(fā)生的收支資金相加或相減。要用到資金等值計(jì)算公式。(1)一次支付終值公式所謂一次支付,就是所有現(xiàn)金流在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上一次發(fā)生。比如,為了完成一項(xiàng)節(jié)能改造項(xiàng)目,向銀行貸款P,而在n年后連本(P)帶息(i)一次還清,償還的金額為F。該式與計(jì)算復(fù)利的公式是一樣的。把P稱為現(xiàn)值;F為終值;i為折現(xiàn)率。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如果用函數(shù)形式表示就是括號內(nèi)的部分稱為一次支付終值系數(shù),可以査表,自己計(jì)算其實(shí)也很容易。(2)一次支付現(xiàn)值公式這實(shí)際上是已知終值求現(xiàn)值的逆運(yùn)算。括號內(nèi)稱為一次支付現(xiàn)值系數(shù)。(3)等額分付終值公式也可以表述為或建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析所謂“等額分付”就是現(xiàn)金的流

4、入和流出在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生,且數(shù)額是相等的。比如,物業(yè)管理公司每年等額存入一筆設(shè)備改造基金A,在存款利率是i的條件下,第n年后可以得到一筆金額為F的基金。同樣還有:(4)等額分付現(xiàn)值公式(5)等額分付償債基金公式(6)等額分付資本回收公式建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析式(12-8)很重要。例如,為節(jié)能改造投入經(jīng)費(fèi)為P,希望節(jié)能產(chǎn)生的效益能在n年內(nèi)將投資回收,那么每年由節(jié)能所產(chǎn)生的成本節(jié)約不能小于A。如果測算下來節(jié)約不到A,那么這個(gè)節(jié)能改造在經(jīng)濟(jì)上就是不合理的。可以把括號內(nèi)部分記作(A/P,i%,n),稱為資金回收系數(shù)。這里傳遞了一個(gè)重要信息:一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目不管它技術(shù)上有多么先進(jìn),但如果不能帶來經(jīng)濟(jì)上的回報(bào)

5、,或者節(jié)能的效益不能滿足投資者的期望,那么這樣的節(jié)能項(xiàng)目就不值得去做。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析12.1.2經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法如果不考慮資金的時(shí)間價(jià)值,可以用靜態(tài)評價(jià)方法。一般而言,靜態(tài)評價(jià)方法只能用于對節(jié)能方案的初期評價(jià)。而在做項(xiàng)目的可行性研究時(shí),則必須采用考慮資金時(shí)間價(jià)值的動態(tài)評價(jià)方法。(1)靜態(tài)投資回收期所謂投資回收期,就是用項(xiàng)目各年的凈收入(各年的收入減去支出)將全部投資收回所需要的期限。靜態(tài)投資回收期可根據(jù)式(12-9)計(jì)算。即式中K投資總額; Bt第t年的收入; Ct第t年的支出(不包括投資); NBt第t年的凈收入,NBt=Bt-Ct; Tp投資回收期。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(2)靜態(tài)投資收益

6、率(回報(bào)率)靜態(tài)投資收益率是指項(xiàng)目在某一正常運(yùn)行年份的凈收益與投資總額的比值。其計(jì)算公式為如果R值小于預(yù)期回報(bào)率,則項(xiàng)目不可行。(3)凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值是動態(tài)評價(jià)中最主要的指標(biāo)之一。它把項(xiàng)目壽命周期內(nèi)每年的現(xiàn)金流按一定折現(xiàn)率折現(xiàn)到同一時(shí)間點(diǎn)(通常是期初),在該點(diǎn)的現(xiàn)值累加值就是凈現(xiàn)值。其計(jì)算公式為式中NPV凈現(xiàn)值; CIt第t年的現(xiàn)金流入量;COt第t年的現(xiàn)金流出量; Kt第t年的投資支出;COt第t年除投資外的現(xiàn)金流出量,COt=COt-Kt;n項(xiàng)目壽命年限; i0基準(zhǔn)折現(xiàn)率。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析若NPV0,則項(xiàng)目可行;若NPV0,則項(xiàng)目不可行。在多個(gè)方案中,NPV越大越好?；鶞?zhǔn)折現(xiàn)率i0又可稱為

7、目標(biāo)收益率,是決策者對資金時(shí)間價(jià)值的估值。它由三部分組成r1被稱為投資的機(jī)會成本,即這筆資金如果投資別的項(xiàng)目可能得到的盈利率?；鶞?zhǔn)折現(xiàn)率不能低于機(jī)會成本,否則投資該項(xiàng)目就沒有意義。機(jī)會成本中包含了向銀行貸款所付的利息。r2被稱為年風(fēng)險(xiǎn)貼水率。由于在做可行性研究時(shí)無法預(yù)計(jì)項(xiàng)目執(zhí)行期內(nèi)投資環(huán)境、市場環(huán)境和項(xiàng)目采用的技術(shù)可能會發(fā)生的變化,如果有不利的變化就可能導(dǎo)致項(xiàng)目的收入減少,也就是存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了補(bǔ)償可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn),就要考慮一個(gè)適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)貼水率。也可在保險(xiǎn)公司投保以轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。r3即年通貨膨脹率。因?yàn)閞1、r2、r3都是很小的數(shù),因此基準(zhǔn)折現(xiàn)率可近似表達(dá)為建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(4)凈年值凈年值

8、是指把項(xiàng)目的凈現(xiàn)值NPV分?jǐn)偟綁勖芷趦?nèi)各年(從第1年到第n年)所得到的等額年值。其計(jì)算公式為式中 NAV凈年值;(A/P,i%,n)資金回收系數(shù)。若NAV0,則項(xiàng)目可行;若NAV0,則項(xiàng)目不可行。(5)費(fèi)用現(xiàn)值與費(fèi)用年值如果比較多個(gè)方案,且各方案需要的投資額相同,或多個(gè)方案均能滿足同樣需求,但產(chǎn)出效益無法用貨幣的價(jià)值形態(tài)來衡量(比如項(xiàng)目具有環(huán)保、教育等社會效益),可以用費(fèi)用現(xiàn)值或費(fèi)用年值來評價(jià)。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析費(fèi)用年值A(chǔ)C的計(jì)算公式為在多個(gè)方案中,費(fèi)用現(xiàn)值或費(fèi)用年值最小的方案為最優(yōu)。(6)內(nèi)部收益率內(nèi)部收益率是指凈現(xiàn)值為零時(shí)的折現(xiàn)率。它也是經(jīng)濟(jì)評價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。解下述方程可以得到內(nèi)部收

9、益率IRR。這是一個(gè)高次方程,通常只能用試算法來解。即假定兩個(gè)折現(xiàn)率i1和i2,i10,而NPV20,則有建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如果IRR大于基準(zhǔn)折現(xiàn)率i0,則項(xiàng)目可行。(7)動態(tài)投資回收期用試算法解出下面的方程。得到Tp便是動態(tài)投資回收期(年)。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析12.1.3項(xiàng)目的壽命周期成本所謂“壽命周期成本(Life Cycle Cost,LCC)”,是指建筑物或設(shè)備從設(shè)計(jì)、建造、使用直到拆毀的全過程的耗費(fèi)。即產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€(gè)生命歷程中的耗費(fèi)。由于建筑物在建造過程中是在短時(shí)間內(nèi)集中支出的,并且這些支出又會體現(xiàn)在售價(jià)或租金之中,因此建造成本(即初投資)容易引起人們的重視。而使用過

10、程中的能耗、維護(hù)、運(yùn)行管理等的支出往往是建造成本的數(shù)倍,但由于它是分散支出的,因此人們會忽視,造成很多建筑物 (或產(chǎn)品)“買得起,用不起”。表12-1就是一幢典型辦公大樓的壽命周期成本各組成部分的比例。因此,對于建筑管理者來說,要用價(jià)值工程的思想,對建筑物做壽命周期成本分析。而選用節(jié)能設(shè)備和加強(qiáng)能效管理是降低壽命周期成本的有效措施。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析壽命周期成本計(jì)算公式實(shí)際就是在整個(gè)壽命周期里所有支出的凈現(xiàn)值。其計(jì)算公式為具體到建筑物中,就有式中LCC某一方案總壽命周期成本的凈現(xiàn)值;I初投資的凈現(xiàn)值;Repl設(shè)備更新投資的凈現(xiàn)值;Res壽命周期結(jié)束時(shí)的殘值的凈現(xiàn)值;E能源

11、費(fèi)的凈現(xiàn)值;W水費(fèi)的凈現(xiàn)值;OMR非燃料的運(yùn)行、維護(hù)和修理費(fèi)的凈現(xiàn)值。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析12.1.4資產(chǎn)增值在房地產(chǎn)估價(jià)理論中,一座房產(chǎn)的價(jià)值可以用該房產(chǎn)的年凈經(jīng)營收入(Net Operating Income,NOI)去除以房產(chǎn)的資本化率。即式中PV資產(chǎn)價(jià)值(Property Value);CR資本化率(Capitalization Ratio)。因此,這種估價(jià)方法在國外被稱為“收入資本化方法”(Income Capitalization Approach),在我國被稱為“收益法”。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析凈經(jīng)營收入NOI應(yīng)根據(jù)估價(jià)對象的具體情況計(jì)算。出租型房地產(chǎn)的凈收益為租賃收入扣除維修費(fèi)、

12、管理費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)和稅金。商業(yè)經(jīng)營型房地產(chǎn)的凈經(jīng)營收入為商品銷售收入扣除商品銷售成本、經(jīng)營費(fèi)用、商品銷售稅金及附加、管理費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用和商業(yè)利潤。生產(chǎn)型房地產(chǎn)的凈經(jīng)營收入為產(chǎn)品銷售收入扣除生產(chǎn)成本、產(chǎn)品銷售費(fèi)用、產(chǎn)品銷售稅金及附加、管理費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用和廠商利潤。自用的房地產(chǎn)可以參照有收益的類似房地產(chǎn)的有關(guān)資料計(jì)算。資本化率CR可以用一些簡單方法分析確定。一種是市場提取法,即調(diào)查搜集市場上三種以上類似房地產(chǎn)的價(jià)格、凈收益等資料,用上述收益法計(jì)算公式求出資本化率。另一種是安全利率加風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整值法,以安全利率加上風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整值作為資本化率。所謂安全利率,是選用同一時(shí)期的一年期國債年利率或中國人民銀行公布的一年

13、定期存款年利率。而風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整值應(yīng)根據(jù)估價(jià)對象所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及未來預(yù)測、估價(jià)對象的用途及新舊程度等確定。一般而言,CR在8%12%。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在商用建筑中,能源成本顯然也是要從營收中扣除的。因此,采取節(jié)能措施降低能源成本,可以使建筑資產(chǎn)增值。節(jié)約能源費(fèi),相當(dāng)于增加了凈經(jīng)營收入NOI。美國市場轉(zhuǎn)型研究所(IMT)首先提出了上述觀點(diǎn)。但是研究人員也認(rèn)為,要在房地產(chǎn)估價(jià)的實(shí)踐中應(yīng)用這一方法,還有以下一些障礙要克服:1)房地產(chǎn)估價(jià)師缺乏建筑節(jié)能方面權(quán)威性的信息。因?yàn)橛绊懡ㄖ芎牡囊蛩睾芏?。即使能耗?shù)據(jù)或能源費(fèi)賬單表明某一建筑降低了能耗,它還必須拿出氣象數(shù)據(jù)和入住率等數(shù)據(jù)作為佐證。因此必須要有

14、一套完整的評價(jià)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2)房地產(chǎn)估價(jià)師缺乏建筑節(jié)能技術(shù)方面的知識。在房地產(chǎn)估價(jià)程序中,也沒有要求有建筑能量特性方面的評估要求。3)對節(jié)能措施可靠性的懷疑。建筑節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析2建筑能耗分析建筑能耗分析12.2.1建筑能耗的構(gòu)成根據(jù)國際慣例,建筑能耗一般是指建筑使用過程中的能量消耗,主要包括供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、炊事燃料、家用電器和熱水供應(yīng)等方面的能耗。由于通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)散失的能量和供暖制冷系統(tǒng)的能耗在整個(gè)建筑能耗中占大部分(各部分能耗大體比例見表12-2),因此世界各國的建筑節(jié)能工作主要圍繞提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和提高供暖制冷系統(tǒng)效率兩個(gè)方面展開。但要正確計(jì)算出建筑物在一定

15、時(shí)期內(nèi)的能源需求量又是十分困難的。因?yàn)榻ㄖ镌谑褂眠^程中有許多不可預(yù)知的情況,影響能耗的因素也十分復(fù)雜,難以準(zhǔn)確地把握。管理者可以利用過去運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)來估計(jì)未來的能耗。但必須具備以下條件:1)有詳細(xì)的運(yùn)行記錄和能耗數(shù)據(jù)。2)對以往運(yùn)行做分析。如果沒有這些條件,可以用一些簡單的估算方法或計(jì)算機(jī)模擬的方法進(jìn)行能耗分析。本章將介紹幾種常用的方法。建筑能耗分析12.2.2建筑能源裝機(jī)容量估算建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗分析可以分成以下三個(gè)層次:(1)設(shè)計(jì)負(fù)荷(即裝機(jī)冷熱量)的估算在建筑物調(diào)試交工之前,物業(yè)管理者應(yīng)對該工程項(xiàng)目做前期介入。裝機(jī)冷熱量估算的目的是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能否滿足建筑物的冷熱量需求。建筑所配置的

16、空調(diào)供暖系統(tǒng)必須滿足最大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)的需求,即滿足最熱或最冷日的冷熱量需求。(2)運(yùn)行負(fù)荷(即全年或整個(gè)空調(diào)季的冷熱量需求)的估算在建筑物日常運(yùn)營中,能源費(fèi)用是最大的開支。管理者必須了解建筑物全年冷熱量需求,以便分析其中的節(jié)能節(jié)支潛力。(3)預(yù)測負(fù)荷的估算在設(shè)計(jì)或在做節(jié)能改造時(shí),必須掌握所選用的系統(tǒng)或所采用的節(jié)能措施是否有效。建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)冷熱量和電力裝機(jī)量的估算(即最初步的能耗分析),可以采用簡單的負(fù)荷指標(biāo)方法,也可以采用考慮建筑和運(yùn)行特點(diǎn)的負(fù)荷估算方法。建筑能耗分析1.負(fù)荷指標(biāo)方法負(fù)荷指標(biāo)方法是用單位建筑面積的冷熱量作為估算指標(biāo)的。它是最簡單但也是最粗糙的方法,可以將已建大樓的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

17、作為指標(biāo)。因?yàn)橛绊懡ㄖ?fù)荷的因素很復(fù)雜,各種建筑的功能、建筑形式、使用方式有很大差別,所以這種負(fù)荷指標(biāo)只能作為參考。上海200幢高層建筑中的調(diào)研結(jié)果表明,平均裝機(jī)冷量為127W/m2。這200幢高層建筑的用途分布如圖12-1所示。圖12-1上海200幢高層建筑用途分布建筑能耗分析上海的高層建筑空調(diào)裝機(jī)冷量根據(jù)建筑面積的大小也有所不同。圖12-2所示是建筑面積與冷源容量的關(guān)系。圖12-2建筑面積與冷源容量的關(guān)系建筑能耗分析從圖12-3中可以發(fā)現(xiàn),建筑面積越大,單位面積空調(diào)冷量越小。這是因?yàn)榇竺娣e的高層建筑中空調(diào)使用情況差異很大,也就是說有較大的負(fù)荷參差率,高峰冷量并不是將各部分和各房間的高峰負(fù)荷

18、簡單地疊加。大面積高層建筑投資額較大,因此對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選材比較講究,除了注重外觀外也考慮其熱特性,這也能在一定程度上減小空調(diào)裝機(jī)冷量。圖12-3裝機(jī)冷量與統(tǒng)計(jì)幢數(shù)建筑能耗分析各種建筑冷熱源設(shè)備裝機(jī)容量的參考值,根據(jù)建筑物用途、功能確定單位面積的電力設(shè)備容量,見表12-3表12-5。注:R為冷熱源容量(W),A為建筑面積(m2)。建筑能耗分析建筑能耗分析表12-4和表12-5的數(shù)據(jù)是20世紀(jì)80年代的數(shù)據(jù)。近年來我國經(jīng)濟(jì)高速增長,用電設(shè)備增加,在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的中心城市,可以參考廣東省的專家根據(jù)多年對廣東各地供用電情況的統(tǒng)計(jì)和分析,按廣東的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和用電需求所推薦的各類建筑綜合用電指標(biāo),見表1

19、2-6。建筑能耗分析2.考慮建筑和運(yùn)行特點(diǎn)的空調(diào)負(fù)荷估算方法在做空調(diào)負(fù)荷估算時(shí),應(yīng)考慮影響辦公樓空調(diào)最大負(fù)荷的因素:建筑朝向、窗面積、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫、有無外遮檐、樓層位置、房間進(jìn)深、新風(fēng)量和設(shè)計(jì)室溫等?；驹O(shè)計(jì)條件見表12-7和表12-8。建筑能耗分析建筑能耗分析在不符合基本條件的場合,求出的最大熱負(fù)荷要進(jìn)行修正。在表12-7和表12-8的條件下,最大冷熱負(fù)荷可用下式計(jì)算式中q周邊區(qū)或內(nèi)區(qū)最大冷熱負(fù)荷(W/m2);q0基準(zhǔn)冷熱負(fù)荷(W/m2);qk因素k的修正冷熱負(fù)荷(W/m2)。q0是供冷時(shí)南向房間、供暖時(shí)北向房間在基準(zhǔn)設(shè)計(jì)條件下的最大冷熱負(fù)荷,包括新風(fēng)負(fù)荷。qk是基準(zhǔn)條件以外的修正值。

20、表12-9和表12-10給出了供暖用和供暖用的q0和qk值。q值為全熱熱量。按全年計(jì)算,建筑物負(fù)荷超過該值的危險(xiǎn)率為2.5%。在表12-9和表12-10中:建筑能耗分析建筑能耗分析1)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱的大、中、小是指表12-11所給出的傳熱系數(shù)。根據(jù)窗墻比的不同取不同的值。根據(jù)傳熱系數(shù)的值進(jìn)行內(nèi)插或外插取修正負(fù)荷。2)外遮陽板挑出1m。建筑能耗分析3)房間進(jìn)深是指從外圍護(hù)結(jié)構(gòu)到內(nèi)區(qū)隔墻的距離。而樓角房間則由下式求出房間當(dāng)量進(jìn)深。即4)在做修正時(shí),如果朝向、窗面積率、照明機(jī)器發(fā)熱、在室人員數(shù)、房間進(jìn)深、新風(fēng)量和室溫等數(shù)值與表中數(shù)據(jù)不同可以用內(nèi)外插值法求出。除了表12-9和表12-10中的修正之外,

21、還應(yīng)根據(jù)空調(diào)分區(qū)情況和預(yù)熱時(shí)間等做其他修正。建筑能耗分析空調(diào)不分區(qū)時(shí),用下式做修正式中Q空調(diào)不分區(qū)時(shí)的最大熱負(fù)荷(W);qp、qi由式(12-22)計(jì)算得到的周邊區(qū)、內(nèi)區(qū)的最大負(fù)荷(W/m2);Ap由窗開始進(jìn)深5m的假想周邊區(qū)地板面積(m2);Ai假想周邊區(qū)以外的房間地板面積(m2)。周邊區(qū)空調(diào)機(jī)主要承擔(dān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷時(shí),用以下兩式做修正。供暖用供冷用式中Q主要承擔(dān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷的周邊區(qū)空調(diào)設(shè)備的最大冷熱負(fù)荷(W);qpn按式(12-22)計(jì)算得到的北向周邊區(qū)最大熱負(fù)荷(W/m2); lp外墻長度(m)；qp、qi由式(12-22)計(jì)算得到的周邊區(qū)、內(nèi)區(qū)的最大冷熱負(fù)荷(W/m2)。建筑能耗分析如果

22、預(yù)熱預(yù)冷時(shí)間不是1h,則由上述方法得到的最大冷熱負(fù)荷須乘以表12-12中的修正系數(shù)。如果空調(diào)系統(tǒng)中采用全熱換熱器,則根據(jù)全熱換熱器的熱回收效率,相應(yīng)扣減新風(fēng)量的比例。對銀行、百貨商店、超級市場、旅館、餐廳、酒吧、公民會館、圖書館、醫(yī)院、劇場等其他公共和商用建筑,也設(shè)定了一些統(tǒng)一的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)條件,見表12-13。建筑能耗分析12.2.3用溫度頻率法(BIN方法)做建筑能耗分析所謂BIN參數(shù),即某一地區(qū)室外空氣干球溫度逐時(shí)值的出現(xiàn)頻率。建筑物空調(diào)供暖系統(tǒng)的容量是根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)荷(或稱高峰負(fù)荷)選定的。但設(shè)計(jì)負(fù)荷在一年中出現(xiàn)的機(jī)會很少,多數(shù)時(shí)間處于部分負(fù)荷狀態(tài)下。BIN方法首先根據(jù)某地氣象參數(shù),統(tǒng)計(jì)出一定

23、溫度間隔的溫度段各自出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)。然后分別計(jì)算在不同溫度頻段下的建筑能耗,并將計(jì)算結(jié)果乘以各頻段的小時(shí)數(shù),相加便可得到全年的能耗量。表12-14是上海地區(qū)2間隔、24h運(yùn)行的BIN參數(shù)。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況,還可以做出10h運(yùn)行、12h運(yùn)行的BIN參數(shù)。表12-15是南京地區(qū)8:0018:00運(yùn)行(不包括節(jié)假日)的BIN參數(shù)。建筑能耗分析建筑能耗分析一般而言,對于旅館和酒店,用24h BIN參數(shù);而對辦公樓,則用10h或12h BIN參數(shù)。在BIN參數(shù)中找出四個(gè)與建筑能耗有關(guān)的代表溫度: (1)高峰冷負(fù)荷溫度(Peak Cooling)Tpc該地區(qū)最高溫度段的代表溫度(中點(diǎn)溫度),上海地區(qū)為3

24、6。(2)中間冷負(fù)荷溫度(Intermediate Cooling)Tic該地區(qū)需要供冷的最低溫度段的代表溫度(中點(diǎn)溫度),一般在2225。(3)中間熱負(fù)荷溫度(Intermediate Heating)Tih該地區(qū)開始供暖的溫度段的代表溫度(中點(diǎn)溫度),一般在514。按我國供暖期的規(guī)定,也可定在5或8。對于要求較高的建筑(如高星級賓館或醫(yī)院),該溫度應(yīng)設(shè)得高一些。(4)高峰熱負(fù)荷溫度(Peak Heating)Tph該地區(qū)最低溫度段的代表溫度(中點(diǎn)溫度),上海地區(qū)為-6。建筑能耗分析假定建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的負(fù)荷、新風(fēng)、滲透風(fēng)負(fù)荷都與室外干球溫度有著線性關(guān)系, 則可以得到以下一組關(guān)系式:1)日射

25、負(fù)荷:式中SCL7月份和1月份的平均日射負(fù)荷(W/m2),分別記作SCL7和SCL1;n建筑物所有外窗的朝向數(shù);MSHGFi朝向i 7月份和1月份的最大日射得熱因數(shù)(W/m2);AGi朝向i的窗總面積(m2);SCi朝向i的遮陽系數(shù);CLFTi朝向i 24h日射冷負(fù)荷系數(shù)之和;FPS7月份和1月份的月平均日照率;t空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行小時(shí)數(shù)(h); Aac建筑物的空調(diào)面積(m2)。建筑能耗分析假定SCL與室外氣溫T之間存在如下的線性關(guān)系式中2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)負(fù)荷:熱傳導(dǎo)負(fù)荷由兩部分組成:通過屋面、墻體、玻璃窗由溫差引起的穩(wěn)定傳熱部分;通過屋面、墻體由投射在外表面上的日射引起的不穩(wěn)定傳熱部分。這兩部分可

26、分別用式(12-26)和式(12-27)來計(jì)算。即式中TCL、THL分別為夏季、冬季由溫差引起的傳導(dǎo)負(fù)荷(W/m2);n建筑物的傳導(dǎo)表面數(shù); Ai第i個(gè)表面(或玻璃窗)的面積(m2);Ki第i個(gè)表面的傳熱系數(shù)W/(m2); T室外氣溫();TR室內(nèi)設(shè)定溫度()。建筑能耗分析式中TSCL7月份和1月份由日射形成的傳導(dǎo)負(fù)荷,分別記作TSCL7和TSCL1;CLTDS7月份和1月份由日射形成的墻體冷負(fù)荷溫差(),可査閱有關(guān)手冊;KC墻體外表面顏色修正系數(shù),可査閱有關(guān)手冊。利用式(12-27)可建立在TSCL與T之間的線性關(guān)系。即式中建筑能耗分析3)內(nèi)部發(fā)熱量形成的負(fù)荷:式中AU平均使用系數(shù),按空調(diào)期

27、和非空調(diào)期各小時(shí)內(nèi)部負(fù)荷占最大內(nèi)部負(fù)荷的比例分別進(jìn)行平均;CLImax設(shè)備和照明的最大負(fù)荷或房間內(nèi)最大人數(shù)時(shí)的人體散熱;HF單位換算系數(shù)。4)滲透風(fēng)、新風(fēng)負(fù)荷:顯熱負(fù)荷潛熱負(fù)荷式中V新風(fēng)量或滲透風(fēng)量(m3/h);d對應(yīng)于各溫度頻段的室外空氣含濕量(g/kg)。建筑能耗分析BIN氣象參數(shù)除了統(tǒng)計(jì)各溫度段出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)外,還應(yīng)給出對應(yīng)的各小時(shí)濕球溫度的平均值。用該頻段的中點(diǎn)溫度與平均濕球溫度,便可得到該頻段的代表含濕量d值。在新風(fēng)和滲透風(fēng)負(fù)荷計(jì)算中,如果空調(diào)系統(tǒng)沒有加濕器,則可以忽略冬季潛熱負(fù)荷, 在Tpc和Tic之間的夏季潛熱負(fù)荷應(yīng)按各頻段分別計(jì)算。建筑能耗分析12.2.4用度-日法做建筑能耗分析

28、人們通常用語言來表述冷熱的感覺。比如,人們說“今天很冷”,就意味著今天的室外氣溫較之人能感到舒適的室內(nèi)溫度低得多,也意味著這一天的供暖能耗會比較大;人們說“今天很熱”,就表明今天的空調(diào)冷量需求會很大,也表明由于空調(diào)的大量開啟,這一天的供電負(fù)荷會形成高峰?？梢杂谩岸?日”數(shù)值來量化冷熱的程度。常用的有供暖度日數(shù)(Heating Degree Day,HDD),指在供暖期中,室外逐日平均溫度低于室內(nèi)溫度基數(shù)的度數(shù)之和。即式中HDD供暖度日數(shù)(d或dd);n供暖期天數(shù)或計(jì)算天數(shù)(d);tR室內(nèi)溫度基數(shù)(),我國一般取18,國外取18.3,也有取15.6(60F);tm,i第i天的室外日平均溫度()。

29、建筑能耗分析簡化統(tǒng)計(jì)方法可按下式確定式中tm供暖期室外平均溫度()。例如,某一天室外日平均氣溫為6,則這一天的供暖度日數(shù)HDD=12dd。同樣,還有空調(diào)度日數(shù)(Cooling Degree Day,CDD),指在供冷期中,室外逐日平均溫度高于室內(nèi)溫度基數(shù)的度數(shù)之和。即式中,各項(xiàng)符號的意義同上。我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定tR=26。tR的取值是一件比較復(fù)雜的事情。因?yàn)椴⒉皇钦f室外氣溫一旦低于tR便馬上開啟供暖,很多情況下室內(nèi)發(fā)熱量(如照明、人體和設(shè)備)和日射得熱量足以抵消熱損失。而室內(nèi)設(shè)定溫度也不一定是18。因此又定義了一個(gè)平衡溫度tbal,對于某個(gè)室內(nèi)設(shè)定溫度ti,當(dāng)室溫達(dá)到t

30、bal時(shí),得熱qgain正好等于熱損失。建筑能耗分析即式中Ktot建筑的總熱損失系數(shù)(W/)。式中A建筑面積(m2); qH各地供暖期耗熱量指標(biāo)(W/m2); te各地供暖期室外平均溫度()。因此可以得到平衡溫度tbal為當(dāng)室外氣溫降低到tbal以下時(shí)需要供暖。這里的得熱qgain值(特別是太陽輻射)必須按計(jì)算周期取平均值。供暖度日數(shù)HDD可以表示為建筑能耗分析因此,建筑全年供暖能耗可以用下式計(jì)算式中H供暖系統(tǒng)效率。用空調(diào)度日數(shù)做供冷能耗分析比供暖更困難。因?yàn)樵谡麄€(gè)供暖季外窗基本都是關(guān)閉的,空氣滲透量也是基本恒定的。但在供冷季,實(shí)際上當(dāng)平衡溫度tbal在某個(gè)溫度tmax之下時(shí)可以用開窗或全新風(fēng)

31、運(yùn)行來供冷(圖12-4)。圖12-4供冷起始溫度建筑能耗分析因此,建筑全年供冷能耗可以用下式計(jì)算式中CDD(tmax)是以tmax為基準(zhǔn)的供冷度日數(shù);Nmax供冷季中室外氣溫升高到tmax以上的天數(shù);C空調(diào)系統(tǒng)的效率。但即使做了這樣的改變,供冷能耗計(jì)算仍然存在一些不定因素,例如空調(diào)夜間停止運(yùn)行、不同的空調(diào)控制方式等都會對能耗有影響。因此美國ASHRAE建議對供冷能耗分析最好用以小時(shí)氣溫為基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)得到的“度時(shí)數(shù)”(Cooling Degree Hours,CDH)計(jì)算。對于建筑管理者而言,可以根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累應(yīng)用度-日法做能耗分析。建筑能耗分析第一步,用過去每月的供暖空調(diào)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)

32、建立起與相應(yīng)月份的度日數(shù)之間的關(guān)系。將能耗數(shù)值作為縱坐標(biāo),度日數(shù)作為橫坐標(biāo),可以得到能耗與度日數(shù)的關(guān)系,如圖12-5所示。從圖12-5中可以看出,能耗點(diǎn)的分布基本上呈線性規(guī)律。因此,第二步可以將這些散點(diǎn)回歸成直線。用Excel軟件很容易做回歸,并得出相應(yīng)的直線方程(圖12-6)。圖12-5能耗與度日數(shù)的關(guān)系圖12-6能耗與度日數(shù)的直數(shù)關(guān)系建筑能耗分析有時(shí)能耗點(diǎn)的分布可能比較分散,回歸后的方差會比較大、相關(guān)系數(shù)比較小,但只要建筑管理者能確信自己的計(jì)量儀表是準(zhǔn)確的,就可以忽略這些誤差。由此得出的直線稱為目標(biāo)特性線(target characteristic line)。第三步,繼續(xù)不斷地將每月(或

33、每星期)的能耗值標(biāo)注到圖上。這些點(diǎn)應(yīng)該十分接近目標(biāo)特性線。當(dāng)然,如果有某種意外情況或異常因素的影響,也會使能耗點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離目標(biāo)特性線。第四步,用目標(biāo)特性線做運(yùn)行能耗的分析。如圖12-7所示,對應(yīng)于度日數(shù)a,正常的能耗值應(yīng)該是b,但實(shí)際值卻是c,遠(yuǎn)高于正常值。這時(shí),管理者需要分析原因,看是不是控制系統(tǒng)的失靈或某些設(shè)備效率的衰減。建筑能耗分析圖12-7異常能耗值12.2.5用計(jì)算機(jī)模擬方法做建筑物能耗分析由于信息技術(shù)的迅速發(fā)展,為建筑能耗分析提供了強(qiáng)有力的工具。從20世紀(jì)70年代的全球石油危機(jī)之后,建筑能耗模擬越來越受到重視,同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,使得大量復(fù)雜的計(jì)算成為可能。因此在全世界出現(xiàn)

34、了一些建筑能耗模擬軟件。建筑模擬方法是研究建筑能耗特性和評價(jià)建筑設(shè)計(jì)的有力工具。它可以解決很多復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題,并將建筑能耗進(jìn)行量化,通過改變某些設(shè)計(jì)優(yōu)化建筑的能源特性。建筑模擬的結(jié)果(圖12-8)包括:建筑能耗數(shù)據(jù);室內(nèi)環(huán)境狀況;設(shè)備和系統(tǒng)特性。圖12-8建筑能耗模擬的主要部分建筑能耗分析建筑模擬軟件一般包括四個(gè)部分:建筑模型;暖通空調(diào)系統(tǒng)模型;暖通空調(diào)設(shè)備模型;控制系統(tǒng)模型。目前國際上使用的建筑能耗分析軟件很多,本節(jié)僅簡要介紹國際上有一定權(quán)威性建筑能耗分析軟件:美國的DOE-2和我國的DeST。1.美國DOE-2軟件20世紀(jì)70年代能源危機(jī)之后,由美國能源部支持,能源部所屬的勞倫斯伯克利國家

35、實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)、咨詢計(jì)算局(Consultants Computation Bureau,CCB)、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory,ANL)和洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National Laboratory,LANL)共同開發(fā)出DOE-2的建筑能耗分析軟件。美國能源部的初衷是推動建筑節(jié)能工作的開展,因此這個(gè)軟件的名稱其實(shí)就是能源部的縮寫。建筑能耗分析DOE-2是一個(gè)在一定的氣象參數(shù)、建筑結(jié)構(gòu)、運(yùn)行周期、能源費(fèi)用和暖通空調(diào)設(shè)備條件下,逐時(shí)計(jì)算能耗和計(jì)算居住及

36、商用建筑能源費(fèi)用的軟件。它用Fortran語言編成,能夠在各種計(jì)算機(jī)(從巨型計(jì)算機(jī)到微型計(jì)算機(jī))上運(yùn)行。用DOE-2軟件,設(shè)計(jì)者可以迅速選擇改善建筑能耗特性、保持室內(nèi)舒適性的建筑參數(shù)。圖12-9和圖12-10所示分別是DOE-2的軟件結(jié)構(gòu)圖和程序框圖。圖12-10DOE-2程序框圖圖12-9DOE-2軟件結(jié)構(gòu)圖建筑能耗分析(1)建筑描述語言處理器(BOL Processor)建筑描述語言處理器將使用者的任意格式的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)認(rèn)可的格式。處理器還要計(jì)算出墻體的熱反應(yīng)系數(shù)以及房間的熱反應(yīng)權(quán)系數(shù)。在DOE-2的早期版本中,建筑描述語言(Building Description Languag

37、e,BDL)是它的一大特色。DOE-2將建筑構(gòu)件變量直接用英語單詞或詞組來表示,從而簡化了冗長繁雜的輸入。但這一特色畢竟帶有DOS操作系統(tǒng)時(shí)代的烙印。時(shí)至今日,DOE-2的新版本在數(shù)據(jù)輸入方面還沒有明顯改進(jìn)。這也就限制了它的進(jìn)一步推廣。 (2)負(fù)荷模擬子程序(LOADS)假定對象房間處于用戶設(shè)定的室內(nèi)溫濕度狀態(tài)條件下,LOADS逐時(shí)計(jì)算供暖和供冷的顯熱和潛熱負(fù)荷。LOADS會從氣象資料數(shù)據(jù)庫中讀取當(dāng)?shù)氐闹饡r(shí)氣象參數(shù)和太陽輻射數(shù)據(jù)。而用戶要設(shè)定室內(nèi)人員、照明和設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間表。建筑能耗分析(3)暖通空調(diào)系統(tǒng)模擬子程序(HVAC)HVAC子程序分成兩部分:SYSTEMS子程序處理二次系統(tǒng);PLAN

38、T子程序處理一次系統(tǒng)。SYSTEMS計(jì)算空氣側(cè)設(shè)備(如風(fēng)機(jī)、盤管和風(fēng)道)的特性,根據(jù)房間的新風(fēng)需求、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間表、設(shè)備控制策略以及恒溫控制器的設(shè)定點(diǎn),修正由LOADS計(jì)算出的恒溫負(fù)荷。SYSTEMS的輸出是風(fēng)量和盤管負(fù)荷。PLANT計(jì)算鍋爐、冷水機(jī)組、冷卻塔和蓄熱槽等設(shè)備在滿足二次系統(tǒng)盤管負(fù)荷時(shí)的狀態(tài)。為了計(jì)算建筑的電力和燃料耗量,PLANT必須考慮一次設(shè)備的部分負(fù)荷效率。(4)經(jīng)濟(jì)分析子程序(ECON)ECON子程序用來計(jì)算能源費(fèi)用。它也可以用來比較不同建筑設(shè)計(jì)的成本-效益,計(jì)算已建建筑節(jié)能改造所能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。 (5)氣象參數(shù)(Weather Data)一個(gè)地區(qū)的氣象參數(shù)應(yīng)包括室外干球

39、溫度、濕球溫度、大氣壓、風(fēng)速和風(fēng)向、云量以及太陽輻射。DOE-2提供了世界各國的一部分全年氣象參數(shù),其中包括我國的北京、上海、南京、成都、西安、哈爾濱、香港和烏魯木齊8個(gè)城市的全年氣象參數(shù)。建筑能耗分析(6)數(shù)據(jù)庫(Library)DOE-2提供建筑材料的各種性能數(shù)據(jù),包括墻體材料、分層墻體構(gòu)造和窗。由于DOE-2在人機(jī)界面方面的局限,使許多民營研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司以DOE-2為核心進(jìn)行二次開發(fā),給它加上易于操作的界面投入商業(yè)化經(jīng)營。美國能源部和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室看來對此并不反對,因?yàn)檫@畢竟有利于建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。一部分經(jīng)二次開發(fā)的產(chǎn)品見表12-16。建筑能耗分析其他一些國家也將DOE-2

40、結(jié)合到本國的商用建筑設(shè)計(jì)、分析軟件之中。例如歐盟的COMBINE軟件、芬蘭的RIUSKA軟件。與此同時(shí),在美國能源部的支持下,LBNL也在致力于改進(jìn)DOE-2。在DOE-2.1E版本的基礎(chǔ)上,推出DOE-2.2版。新版本仍保留DOE的核心程序,但在人機(jī)交互界面、數(shù)據(jù)庫等做了很大的改善和充實(shí)。例如,增加了氣象參數(shù)自動生成、建筑描述的三維圖形界面等功能。由于DOE-2軟件經(jīng)過多次實(shí)測驗(yàn)證,在美國的應(yīng)用有不俗的業(yè)績,加上強(qiáng)大的開發(fā)和技術(shù)支持背景,因此逐漸被世界各國所接受,成為最具權(quán)威性的建筑能耗分析軟件。美國和其他一些國家的建筑節(jié)能國家標(biāo)準(zhǔn),都是用DOE-2軟件作為技術(shù)支持。我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑

41、節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ 1342010)在編制中也大量引用了DOE-2的計(jì)算成果。建筑能耗分析2.面向設(shè)計(jì)的建筑能耗分析軟件DeST我國清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系經(jīng)過10余年的努力,根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際情況,逐步開發(fā)出一套面向設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)用模擬工具DeST(Desingers Simulation Toolkit),目的是把模擬分析技術(shù)引入工程設(shè)計(jì)之中,為設(shè)計(jì)人員提供全面有力的幫助。DeST的主要特點(diǎn)在于充分考慮了設(shè)計(jì)的階段性,根據(jù)設(shè)計(jì)的不同階段采用不同的模擬方法,并且在不同的模擬模塊之間建立數(shù)據(jù)連接。DeST充分考慮了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路,用戶只需很短時(shí)間就可以熟悉掌握。DeST適用操作系統(tǒng)為Windo

42、ws系列,整個(gè)軟件全面提供圖形界面。在PII300上計(jì)算一個(gè)有84個(gè)房間的建筑全年逐時(shí)室溫只需要10min。建筑能耗分析DeST主要由以下模塊組成:1)全年逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)處理模塊Medpha(Meteorlogical Data Producer for HVAC analysis)。它包含我國193個(gè)主要城市的氣象數(shù)據(jù)。Medpha采用可視化界面,用戶可以方便地在我國地圖上選取城市,也可以通過一個(gè)城市列表進(jìn)行選擇。輸出格式可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)整,生成不同類型的全年逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)。所有的氣象數(shù)據(jù)是基于我國國家氣象局對193個(gè)城市20年的實(shí)測數(shù)據(jù)通過隨機(jī)算法模擬計(jì)算生成的。因此,Medpha是具

43、有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的軟件。2)建筑分析模擬模塊BAS(Building Analysis and Simulation)。BAS是DeST的建筑模擬核心,采用“狀態(tài)空間法”對整個(gè)建筑物多房間的熱特性進(jìn)行詳細(xì)的模擬計(jì)算。用戶可以選擇全自動運(yùn)行或者單獨(dú)運(yùn)行其中某個(gè)模塊(如建筑結(jié)構(gòu)分析、太陽輻射計(jì)算以及基礎(chǔ)室溫計(jì)算等)。建筑能耗分析3)計(jì)算機(jī)輔助建筑描述模塊CABD(Computer Aid Building Description)。與國外模擬軟件(DOE-2和TRNSYS)相比,CABD是采用CAD方式描述建筑最早、最成熟的程序。為了使建筑描述和實(shí)際的設(shè)計(jì)過程相一致,DeST提供基于ACADR14的

44、建筑描述界面。4)空調(diào)系統(tǒng)方案模擬模塊Scheme (HVAC Scheme Simulation)?？照{(diào)方案模擬是DeST中的一個(gè)重要模塊,通過模擬在不同空調(diào)方案下建筑物的性能,對各種空調(diào)方案(分區(qū)、系統(tǒng)類型、運(yùn)行方式等)的效果進(jìn)行驗(yàn)證,并對選擇空氣處理裝置提出詳細(xì)的需求。5)全工況選擇空氣處理室模塊ACSel。ACSel模擬在全工況下設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),通過空調(diào)方案分析計(jì)算出全年逐時(shí)的機(jī)組回風(fēng)狀態(tài)、要求的送風(fēng)狀態(tài)、送風(fēng)量和室外空氣狀態(tài),ACSel自動找出最小能耗的處理過程,并且與具體的設(shè)備數(shù)據(jù)庫相連,根據(jù)每一個(gè)小時(shí)下的工況對各種空氣處理裝置進(jìn)行校驗(yàn)。建筑能耗分析6)風(fēng)機(jī)、管道網(wǎng)絡(luò)分析模塊DNA

45、/PNA(Duct/Pipe Network Analysis)。DNA在分析風(fēng)道和管網(wǎng)時(shí)采用“可及性分析”的模擬方法,即對于逐時(shí)要求的風(fēng)量,通過模擬計(jì)算判斷該管網(wǎng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)量分配,同時(shí)計(jì)算出每個(gè)時(shí)刻管網(wǎng)各處的壓降和風(fēng)機(jī)要求的壓頭,從而計(jì)算出風(fēng)機(jī)所有的工況點(diǎn),為選擇風(fēng)機(jī)提供依據(jù)。7)變風(fēng)量末端的噪聲分析模塊NLA(Noise Lever Analysis of VAV terminal)。8)CPO模塊是在確定了空氣處理裝置之后,根據(jù)要求的水溫水量對冷凍機(jī)進(jìn)行全工 況的校驗(yàn)。9)設(shè)備數(shù)據(jù)庫EDB(Equipment Database)。10)基于知識庫的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊 ECM(Exper

46、ience Coefficients Management)。建筑能耗分析3建筑節(jié)能評估體系建筑節(jié)能評估體系12.3.1建筑節(jié)能評估體系的組成及其相互關(guān)系評估體系是反映和評價(jià)建筑節(jié)能效果的依據(jù),是由若干單項(xiàng)指標(biāo)組成的整體。建筑節(jié)能綜合評估體系是由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、不同層次的指標(biāo)群構(gòu)成的一個(gè)有機(jī)整體,能較全面反映該地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)涵的基本特征。評價(jià)指標(biāo)不完全等同于節(jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo)。節(jié)能設(shè)計(jì)分項(xiàng)指標(biāo)過于具體,而且各指標(biāo)相對獨(dú)立,缺乏有效的關(guān)聯(lián),無法進(jìn)行建筑各部分能耗直接的平衡分析;節(jié)能設(shè)計(jì)綜合指標(biāo)計(jì)算方法繁雜,不能得到有效的應(yīng)用。評價(jià)指標(biāo)將是節(jié)能分項(xiàng)指標(biāo)的綜合和對節(jié)能綜合指標(biāo)的簡化。借鑒歐美等

47、國家的成熟經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國現(xiàn)階段的社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,我國的建筑節(jié)能評估體系應(yīng)包括以下內(nèi)容: 1)計(jì)算建筑特定時(shí)間段內(nèi)的總能耗量。用于對現(xiàn)有民用建筑或商業(yè)建筑的能量利用效率進(jìn)行分析和評估。2)計(jì)算建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、窗戶的滲透系數(shù)、挑檐等的遮陽系數(shù)。用于檢測建筑外墻傳熱系數(shù)、外窗密封性能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求。3)計(jì)算室內(nèi)氣流的流動狀況、室內(nèi)空氣的溫濕度分布狀況,得出室內(nèi)環(huán)境的舒適度評價(jià)指數(shù)。用于評價(jià)建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)。4)計(jì)算不同自然采光方案和人工照明方案組合下的室內(nèi)光環(huán)境指數(shù)。用于評價(jià)室內(nèi)光照是否達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。5)計(jì)算系統(tǒng)周期運(yùn)行能耗、壽命周期成本。用于經(jīng)濟(jì)效益分析。6)通過對室外

48、干、濕球溫度的分析計(jì)算,太陽活動對建筑熱工狀況的影響,確定最合適的室外氣象設(shè)計(jì)參數(shù)和最有效的太陽能利用方案。建筑節(jié)能評估體系7)根據(jù)對當(dāng)?shù)貧庀髼l件、建筑周圍環(huán)境和建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的分析,給出可再生能源的利用方案;或者對已有的再生能源利用方案做出評估。包括是否可利用再生能源降低建筑能耗需求,是否可利用再生能源提高建筑能耗系統(tǒng)效率,或?qū)闷渌呒壍脑偕茉?如氫能)做投資回報(bào)分析、壽命周期成本分析等。8)將計(jì)算結(jié)果量化為我國現(xiàn)有的建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所規(guī)定的指標(biāo),并與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相比較,最后給出建筑的節(jié)能率和節(jié)能評估報(bào)告書。建筑節(jié)能評估體系12.3.2建筑節(jié)能評估體系應(yīng)遵守的原則1)科學(xué)性原則:指標(biāo)概

49、念必須明確,具有一定的科學(xué)內(nèi)涵,能夠較客觀地反映復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系。2)可行性原則:指標(biāo)內(nèi)容應(yīng)簡單明了,有較強(qiáng)的可比性,而且易于獲取,便于操作。3)層次性原則:建筑節(jié)能評價(jià)是一個(gè)復(fù)合的大系統(tǒng),可分解為若干子系統(tǒng),因此,建筑節(jié)能綜合評價(jià)指標(biāo)體系通常由多個(gè)層次的指標(biāo)構(gòu)成。4)完備性原則:要求指標(biāo)體系覆蓋面較廣,能夠比較全面地反映影響節(jié)能綜合指標(biāo)的各種因素。5)主導(dǎo)性原則:建立指標(biāo)時(shí)應(yīng)盡量選擇那些有代表性的綜合指標(biāo)。6)獨(dú)立性原則:度量建筑節(jié)能效果的指標(biāo)往往存在信息上的重疊,所以要盡量選擇那些具有相對獨(dú)立性的指標(biāo)。建立指標(biāo)時(shí),上述各項(xiàng)原則既要綜合考慮,又要區(qū)別對待。對各項(xiàng)原則的把握標(biāo)準(zhǔn),不能強(qiáng)求一

50、致。建筑節(jié)能評估體系12.3.1建筑節(jié)能評估的主要內(nèi)容建筑節(jié)能評估從建設(shè)項(xiàng)目的時(shí)間順序來講,主要分事前、事后兩個(gè)階段。事前主要指在建筑物的設(shè)計(jì)階段,根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算預(yù)估出建筑物的能耗。事后主要指在建筑物落成使用之后,現(xiàn)場測試以及根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬,確定建筑物的能耗。事前進(jìn)行節(jié)能效率預(yù)估,主要是為了便于監(jiān)督,從源頭抓好節(jié)能工作,發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)改進(jìn),避免造成既成事實(shí),穩(wěn)步推進(jìn)建筑節(jié)能。事前節(jié)能效率預(yù)估的方法是選定一種模擬軟件,輸入建筑結(jié)構(gòu),輸入建筑材料和建筑構(gòu)件物理參數(shù),輸入設(shè)備類型的性能參數(shù),輸入當(dāng)?shù)貧庀筚Y料、使用條件,即可算出能耗結(jié)果。有了這一結(jié)果,可以定出指標(biāo)。便于

51、對比,便于管理;由此可以判斷待建的建筑物是否達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),還可以為修改設(shè)計(jì)指明方向,通過反復(fù)更迭,達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)能評估體系事后階段建筑節(jié)能評估有以下幾個(gè)方面:1)建筑物熱工特性的確定。設(shè)計(jì)階段確定的參數(shù)是理論值、設(shè)定值,建筑物落成后的實(shí)際值包含了建筑材料、構(gòu)件實(shí)際質(zhì)量,施工、裝修質(zhì)量的綜合影響,應(yīng)該通過現(xiàn)場實(shí)際測量直接或間接確定。2)建筑物主要耗能設(shè)備系統(tǒng)效率的確定。由于安裝在現(xiàn)場的設(shè)備系統(tǒng)的實(shí)際效率不同于實(shí)驗(yàn)室中單臺設(shè)備或局部系統(tǒng)的檢定(標(biāo)定)效率,它除了與具體設(shè)備有關(guān)之外,還與安裝質(zhì)量密切相關(guān),影響了建筑物的實(shí)際能耗。3)建筑物終端能耗的實(shí)際構(gòu)成、實(shí)際能耗總量的測定。4)軟件模擬。以

52、建筑物實(shí)際的熱工參數(shù)、現(xiàn)場測定的設(shè)備系統(tǒng)效率、能耗總量為依據(jù),再次進(jìn)行軟件模擬,既可以檢驗(yàn)事前(設(shè)計(jì))階段模擬的結(jié)果,又可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測建筑物壽命期內(nèi)每年的能耗,使事前、事后兩個(gè)階段的評測工作形成一個(gè)以模擬軟件為工具,以實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的閉合反饋,不斷修訂完善的完整過程。建筑節(jié)能評估體系從發(fā)展的角度看,隨著建筑節(jié)能工作的法制化、規(guī)范化、制度化,隨著建筑行業(yè)、設(shè)備制造行業(yè)整體技術(shù)水平的提高,驗(yàn)證節(jié)能效果,認(rèn)證節(jié)能建筑,建立一個(gè)完善、科學(xué)的建筑節(jié)能評估體系是促進(jìn)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。建筑節(jié)能評估體系4建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)自1973年能源危機(jī)爆發(fā)以來,能源與環(huán)境問題已經(jīng)成為全球關(guān)

53、注的一個(gè)焦點(diǎn)問題,“節(jié) 能”“環(huán)?！薄熬G色”“低碳”等概念被廣泛關(guān)注,世界各國開始研究并制訂和建筑節(jié)能相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或指標(biāo)體系。歐美及日本等發(fā)達(dá)國家在這方面工作起步早、發(fā)展快,建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)已建立。在立足國情、借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我國于2005年頒布了公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 501892005),這是我國在制訂、修訂建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)工作上一次有益的實(shí)踐,并于2015年對此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。1.德國德國在節(jié)能、環(huán)保和生態(tài)建筑的整體研究和開發(fā)應(yīng)用方面一直處于世界領(lǐng)先地位。早在1977年德國就制訂了節(jié)能標(biāo)準(zhǔn);2003年,德國出臺建筑節(jié)能規(guī)范 (Energieeinsparverordnung,EnE

54、V),取代了供暖設(shè)備條例和建筑保溫條例(Wsvo78);2007年頒布EnEv 2007;EnEv 2009于2009年10月初生效。根據(jù)建筑節(jié)能法,德國制訂了若干規(guī)范(如EnEV),EnEV由建筑保溫規(guī)范和建筑設(shè)備節(jié)能規(guī)范合并而成,具體規(guī)定不同類型建筑和設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),是設(shè)計(jì)和建造者的直接執(zhí)行依據(jù)。EnEV分為四個(gè)方面的內(nèi)容:法源、建筑類型定義和節(jié)能要求、歐盟建筑節(jié)能認(rèn)證指南的實(shí)施方法、各參數(shù)和計(jì)算方法。德國節(jié)能法規(guī)的制訂經(jīng)歷了一個(gè)由低標(biāo)準(zhǔn)到高標(biāo)準(zhǔn)、由局限在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和設(shè)備節(jié)能發(fā)展到綜合應(yīng)用新技術(shù)和新能源,以達(dá)到降低建筑總能耗的發(fā)展過程。第一階段,控制建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu);第二階段,控制建筑單位面積

55、能耗指標(biāo);第三階段,控制建筑整體實(shí)際原始能耗(控制建筑的外部輸入能源,控制不同種類能源),從而控制社會整體能耗。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)2.荷蘭荷蘭將室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境、建筑材料、水、能源視為可持續(xù)建筑最為重要的評判內(nèi)容。荷蘭政府注重實(shí)效的建筑法規(guī),使住宅和公共建筑成為可持續(xù)建筑。荷蘭政府認(rèn)為,可持續(xù)性不只是中央政府的任務(wù),也是地方和社區(qū)政府的責(zé)任。以地方性政策為主,國家只對某些關(guān)鍵指標(biāo)(如建筑的最高能耗值)做硬性規(guī)定,政府的可持續(xù)建筑政策非常務(wù)實(shí),其核心是立足于發(fā)揮地方政府的作用,原則是自愿參與,這就使得出臺的政策能夠便于操作和實(shí)施。為此,荷蘭先后出臺了兩個(gè)尺度的國家能效標(biāo)準(zhǔn),對可持續(xù)建筑的能耗予以限定

56、。(1)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)EPN(Energy Performance Standard)荷蘭建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍是全部新建住宅和商業(yè)建筑。采用分步實(shí)施目標(biāo),逐步減少建筑能耗,并通過頒布配套標(biāo)準(zhǔn)如國家標(biāo)準(zhǔn)NYN7250太陽能系統(tǒng)屋面和墻面整合設(shè)計(jì)安裝:建筑篇等,為參與可持續(xù)建筑的各方提供多渠道的參照措施。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)EPN實(shí)施至今,經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:1995年,EPN=1.65;1996年,EPN1.4;1998年,EPN1. 2 ;2000 年,EPN1.0;2005 年后,EPN0.8。(2)新建社區(qū)能效標(biāo)準(zhǔn)EPL(Energy Performance on Location)對新建社區(qū)進(jìn)行

57、整體節(jié)能減排限定,也是荷蘭率先進(jìn)行的可持續(xù)發(fā)展行動。由于衡量社區(qū)可持續(xù)發(fā)展的因素眾多且構(gòu)成復(fù)雜,因此很難提出一個(gè)綜合的并且客觀合理的指標(biāo)體系,荷蘭抓住了能耗這一最關(guān) 鍵的節(jié)能減排指標(biāo),從一個(gè)最根本的指標(biāo)反推,進(jìn)而約束整個(gè)社區(qū)的可持續(xù)性,是非常實(shí)際 和實(shí)用的做法。3.中國2005年,根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)200285號文件“關(guān)于印發(fā)2002年度工程建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃的通知”的要求,由中國建筑科學(xué)研究院、中國建筑業(yè)協(xié)會建筑節(jié)能專業(yè)委員會為主編單位,會同全國21個(gè)單位共同編制了公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 501892005),這是我國編制的第一個(gè)關(guān)于建筑節(jié)能的國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)2015年,根據(jù)住

58、房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃的通知(建標(biāo)20125號)的要求,由中國建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位對公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 501892005)進(jìn)行了全面修訂,發(fā)布了GB 501892015,并于2015年10月1日起實(shí)施。本次修訂的主要內(nèi)容如下:1)建立了代表我國公共建筑特點(diǎn)和分布特征的典型公共建筑模型數(shù)據(jù)庫,在此基礎(chǔ)上確定了本標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能目標(biāo)。2)更新了圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能限值和冷源能效限值,并按照建筑分類和建筑熱工分區(qū)分別做出規(guī)定。3)增加了圍護(hù)結(jié)構(gòu)權(quán)衡判斷的前提條件,補(bǔ)充細(xì)化了權(quán)衡計(jì)算軟件的要求及輸入輸出內(nèi)容。4)新增了給水排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和可再生能源應(yīng)用

59、的有關(guān)規(guī)定。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)GB 501892015的主要技術(shù)內(nèi)容是:1.總則;2.術(shù)語;3.建筑與建筑熱工:4.供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié);5.給水排水;6.電氣;7.可再生能源。其中,強(qiáng)制性條文由2005版的10條增加為17條。其中,第3.2.1條、第3.2.7條、第3.3.1條、第3.3.2條、第4.1.1條、第4.2.2條、第4.2.3條、第4.2.5條、第4.2.10條、第4.2.14條和第4.2.19條為沿用或修改原2005版強(qiáng)制性條文;第3.3.7條、第4.2.8條、第4.2.17條、第4.5.2條、第4.5.4條、第4.5.6條為新增強(qiáng)制性條文。這些強(qiáng)制性條文分別如下:3.2.1嚴(yán)寒和寒冷

60、地區(qū)公共建筑體形系數(shù)應(yīng)符合表12-17的規(guī)定。 3.2.7甲類公共建筑的屋頂透光部分面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20%。當(dāng)不能滿足本條的規(guī)定時(shí),必須按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行權(quán)衡判斷。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)3.3.1根據(jù)建筑熱工設(shè)計(jì)的氣候分區(qū),甲類公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能應(yīng)分別符合表表12-18表12-23的規(guī)定。當(dāng)不能滿足本條的規(guī)定時(shí),必須按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行權(quán)衡判斷。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)3.3.2乙類公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能應(yīng)符合表12-24和表12-25的規(guī)定。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)3.3.7當(dāng)公共建筑入口大堂采用全玻幕墻時(shí),全玻幕墻中非中空玻璃的面積不應(yīng)超