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1、第8章 建筑能源的评价和管理,天津工业大学,授课老师,目 录,3,8.1 建筑能源使用的基本情况,我国城镇民用建筑能源消耗按其性质可分为如下几类： （a）北方地区采暖能耗，目前城镇民用建筑采暖能耗：平均约为20公斤标煤/，城镇民用建筑采暖面积约为65亿，此项能耗约占民用建筑，总能耗的5658； （b）除采暖外的住宅能耗（照明、炊事、生活热水、家电、空调），折合用电量为30kWh/a，目前城镇住宅总面积接近为100亿，约占民用建筑总能耗的1820； （c）除采暖外的一般性非住宅民用建筑能耗（办公室、中小型商店、学校等），主要是照明，空调和办公室电器等，用电量在2040 kWh /a之间，约占民用
2、建筑总耗能的1416； （d）大型公共建筑能耗（高档写字楼、星级酒店、大型购物中心等），此部分建筑总面积不足民用建筑面积的5，但单位面积用电量多达100300 kWh /a， 因此用电量占民用建筑总量的30以上，此部分建筑能耗占民用建筑总用电量的1214，是非常值得关注的部分。上述分析之所以把采暖能耗分出是因为此部分能耗以直接燃煤和热电联产之排热为主，而其它部分能耗则以用电为主；之所以把非住宅民用建筑分为一般（c）与大型（d）是因为这两类建筑的单位面积用电量差别巨大。,4,8.1 建筑能源使用的基本情况,目前我国正处在城市化高速发展的过程中。为适应城镇人口飞速增加的需求和继续改善人民生活水平的
3、需要，在2020年前我国每年城镇新建筑的总量将持续保持在10亿/年左右，到2020年新增城镇民用建筑面积将为100150亿，由于人民生活水平提高，采暖需求线不断南移，新建建筑中将有70亿以上需要采暖，10亿左右为大型公建（d类），按照目前建筑能耗水平，则需要增加1.4亿吨标煤/年用于采暖，增加40004500亿kWh /a用电量。这将成为对我国能源供应的巨大压力。 因此加强可再生能源在建筑中的使用可以有效缓解我国能源的紧缺状况。,5,8.2 建筑能耗分析方法及工具,建筑能耗是指建筑物（包括商业、民用及其它非物质生产部门）建成以后，消耗在建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所消
4、耗的能源，包括下面三个主要方面：一是建筑本身的能耗（主要包括外围护结构的传热及冷风渗透耗热）；二是为维持室内热环境、冷（热）源设备及系统的能耗；三是各种余热、废热及自然能的得热。 建筑能耗分析对建筑设计和空调系统的节能优化，现有建筑的节能改造，空调系统的运行管理有着重要的意义。合理全面的建筑能耗分析可以帮助我们确定空调全年能耗、比较空调系统设计和运行方案、分析空调设备全年利用率、优选设备容量和合理匹配、确定最佳运行制度、预测运行费用。,6,8.2 建筑能耗分析方法及工具,目前国内外可采用的建筑物能耗分析方法有很多种，根据所依据的传热数学模型不同，可将计算方法分为两大类：一类是建立在稳定传热理论
5、基础上的静态能耗分析法，另一类是建立在不稳定传热理论基础上的动态能耗模拟法。一般静态能耗分析法仅需要简单的项目资料，就可以对建筑物的全年空调、采暖系统能耗进行估算。动态能耗模拟法需要详细的建筑资料和空调、采暖系统方案建立复杂的分析模型，利用计算机软件来完成能耗模拟过程。 静态能耗分析的方法主要有：度日数法、温度频率法（BIN 法）、当量峰值小时数法、当量运行小时数法等。静态能耗分析法的基本原理是将供暖（冷）期或供暖（冷）期中的各旬、各月的耗热（冷）量按稳态传热理论进行计算，而不考虑各部分围护结构的蓄热效应。由于供暖（冷）期较长，温度的日波动周期也较长，围护结构蓄热对整个供暖（冷）期耗热（冷）量
6、的影响甚微。它适用于只需知道整个建筑物或单位建筑面积在一个供暖期的耗热（冷）量，并不需要详细掌握耗热（冷）量随时间变化的具体情况。,7,8.2 建筑能耗分析方法及工具,动态能耗模拟法是指根据建筑所在地区的全年气象数据进行模拟计算的方法，主要依靠计算机数值模拟来完成能耗分析。从上世纪60 年代后期开始，加拿大、美国、日本等对计算方法进行了一些研究。这些成绩为计算机的精确能耗分析提供了有力的数学理论工具。从二十世纪七十年代中末期开始出现了计算建筑物全年逐时能耗的计算机程序，进而发展成建筑能耗模拟软件。 建筑能耗计算机模拟软件是研究建筑能耗特性和评价建筑设计的常用工具，它可以解决很多复杂的设计问题，
7、并将建筑能耗进行量化。建筑能耗模拟软件通常是逐时、逐区模拟建筑能耗，考虑了影响建筑能耗的各个因素，如建筑围护结构、HVAC 系统、照明系统、控制系统等。在建筑物周期分析中，建筑能耗模拟软件可对建筑物寿命周期的各个环节进行分析，包括设计、施工、运行、管理。建筑能耗模拟软件应用领域包括建筑冷热负荷计算、建筑能耗特性分析、建筑能源管理、控制系统设计等。 建筑能耗分析是一个系统工程，需要在详细的运行记录和能耗数据基础上进行分析。如果在建筑设计过程中进行能耗分析，就需要用一些简单的估算方法或计算机模拟方法进行能耗分析，帮助改进设计，合理的设计是建筑节能的基础。,8,8.3 建筑节能评价方法,目前国际上的
8、建筑能效相关的评价方法很多，可以分为三大类：清单列表法，生命周期评价方法和基于建筑能耗计算和模拟的评价方法。清单列表实际上是一些带有标记的问题，不同的权重分配给一个分类或某个问题，然后一个评分以及最后的结果就会根据提问计算出来。生命周期评价方法按照生命周期评价方法的基本框架，对建筑的物质和能量的输入和输出的作清单分析，需要一个涉及到建筑过程与管理的材料与资源的详细目录。 建筑能耗计算和模拟为基础的建筑评价和标识是基于一套建筑能耗计算方法或者计算机模拟软件，通常计算结果为建筑运行阶段的能耗，在计算出的单位面积能耗基础上进行评价。,9,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 基于清单列表法
9、的建筑能效相关的评价方法有许多，目前知名度比较大的有：美国的能源与环境设计先导 LEED（Leadership in Energy and Environmental Design），英国的建筑环境评价方法 BREEAM （British Research Establishment Environmental Assessment Method），日本的建筑物综合环境性能评价体系CASBEE（Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency），试图建立国际化的建筑环境评价的绿色建筑挑战项目（Green
10、Building Challenge，GBC），Arup 公司开发的可持续建设项目评价工具 SpeAR（r）（Sustainable Project Appraisal Routine），近年来广受关注的澳大利亚绿色建筑委员会（The Green Building Council ofAustralia，CBCA）发起绿之星（Green Star），荷兰（Netherlands）ECO QUANTUM，德国的 ECO-PRO，加拿大 EnerGuide 建筑能耗标识体系，俄罗斯莫斯科市实施的建筑“能源护照 Energy Passport program”计划等。 清单列表的优点是提高了实际操作
11、性，但是，清单列表的一个问题是权重对于用户来说并不是一直明显的，目前对于打分方法以及权重的优先性还没有一致的看法。另一方面，有些建筑能效的评价列表关注面过广，失去对建筑能效的针对性。,10,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 1990 年由英国的“建筑研究中心”BRE（Building Research Establishment，BRE）提出的关于建筑环境的评估方法（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM）是世界上第一个绿色建筑综合评估系统，也是国际上第一套实际应用于市场和管理之
12、中的绿色建筑评价办法。 其目的是为绿色建筑实践提供指导，以期减少建筑对全球和地区环境的负面影响。 当前，BREEAM有各种类型建筑的建筑环境评价方法的版本，包括：住宅建筑、办公室建筑、医院建筑、工业建筑、学校建筑以及零售商店建筑等多种建筑类型。2002 年，英国新建办公室有 15-20%获得 BREEAM 认证,11,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 美国绿色建筑委员会（USGBC）在 1995 年建立了一套自愿性的国家标准 LEED（Leadership in Energy and Environmental Design能源与环境设计先导），该体系用于开发高性能的可持续性建筑
13、，它通过“整体建筑”观点进行建筑物全生命周期环境性能评价。 这套标准旨在采用成熟的或先进的工业原理、施工方法、材料和标准提高商业建筑的环境和经济性能。LEED 可用于新建和已建的商业建筑（北美地区的商业建筑一般指三层以上的建筑，包括旅馆、三层以上的住宅和公共建筑等）公共建筑及高层住宅建筑。 整个项目包括培训、专业人员认可、提供资源支持和进行建筑性能的第三方认证等多方面的内容。该套指标紧扣建筑能效这个主题，对建筑能效评价指标体系的建立有较大的参考价值。,12,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 2001 年 4 月，在日本的国土交通省的大力支持下，由日本政府，企业联合成立了“建筑物综
14、合环境评价研究委员会”并合作开展项目研究。历经三年时间，所得的科研成果就是建筑物综合环境性能评价体系 CASBEE（Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency）。目前，名古物市和大阪市已规定在建筑报批申请和竣工时必须用 CASBEE 进行评价。 绿色建筑挑战（Green Builidng Challenge，CBC）于 1996 年由加拿大的自然资源部发起，是一个由多个国家共同开发一套建筑环境评价方法，该项目的初期于1998 年由 14 个国家组成，最初的参加的国家都是欧洲国家，奥地利、丹麦、芬兰、
15、法国、德国、荷兰、挪威、波兰、瑞典、瑞士和英国。到 2000 年，丹麦和瑞士由于经费原因，没有继续参加该项目，然而，澳大利亚、智利、中国香港、南非、西班牙和威尔士这几个新的国家参加进绿色建筑挑战，至 2002 年，CBC 的成员国已经达到 23 个。,13,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 Gbtool 则是该项目的建筑环境评价软件工具，试图建立起一个在国际化平台上又充分尊重了地方特色，同时具有较强专业指导性的评价系统。绿色建筑挑战项目的 Gbtool 在应用到具体的国家之前，需要根据具体国家的情况为评价指标分配权重，使得 Gbtool 能从分适应当地环境。 GBC 的设计者为
16、GBC 提出的三个主要目标是： 研究推广代表目前先进水平的建筑环境性能的评价方法。保持对可持续发展问题研究的的密切关注，并确保绿色建筑与其发展的一致性，特别关注对建筑环境性能评价方法的内容和结构的研究。 举办有关国际会议，促进建筑环境性能评价研究团体和建筑从业者间研究信息的交流，展示对于优秀的绿色建筑的评价。,14,8.3 建筑节能评价方法,8.3.1清单列表法 澳大利亚的 Green Star 是一个综合的自愿的建筑环境设计的评估工具，Green Star 是为房地产工业界开发的建筑环境评价工具，其目的是为绿色建筑评价建立通用语言，设立通用评价标准，提倡建筑整体设计，强调环境先导，明确建筑生命周期影响和提升绿色建筑效益的认识。Green Star 包含 9 个大类，管理（Management）、室内环境质量（Indoor Environment Quality）、能源（Energy）、交通、水、材料、土地使用和生态、温室气体排放、创新。 加拿大自然资源部组织的 EnerGuide 建筑能耗标识体系的住宅能效分
