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1、1北方地区既有大型公共建筑供能系统综合评价指标体系的研究 1北京建筑工程学院 刘珊 * 李德英住房和城乡建设部科技发展促进中心 郝斌 摘 要：本文研究了适合北方地区既有大型公共建筑供能系统综合评价的评价指标，构建包含经济性、节能性、安全性、环保性在内的 综合评价指标体系的初步框架。通过比较国内外建筑节能标准和现有评估体系的内容和特点，对评价体系中有关公共建筑供能系 统 的评价指标进行提炼分析，确定 评价指标的来源与依据。并运用层次分析法和群体 专家决策方法对评价指 标体系进行权重分配，确定各指 标的相对重要性。关键词：既有大型公共建筑；供能系统；综合评价指标 1. 引言随着文明社会的不断发展，
2、人类拥有了稳定的居所，并开始修建各种类型的公共建筑来满足人们办公、购物、上学、娱乐等的需求，大型公共建筑一般是指单体建筑面积 2 万平方米以上采用中央空调的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑、以及交通枢纽等公共建筑 1。这类型的建筑需要复杂的能源供应系统来满足人类对建筑物内温湿度、声、光、电、空气品质的要求，这样建筑物内空调、采暖、通风、动力、照明、电梯、办公设备等多个系统成为提供舒适健康的室内环境的不可或缺的部分。因此， “供能系统”是指为满足建筑物温湿度、声、光、电以及空气品质要求的能源供应系统。其中包含了从能源从生产、输配及转换以及最终在建筑物中被消耗的全过程，如图 1
3、。城 市 热 力风 机 与 水 泵供 电 输 配 系 统暖 通 空 调 系 统末 端冷 热 源 及 能 源转 化 装 置可 再 生 能 源城 市 燃 气城 市 电 力能 量 来 源 能 源 输 配 能 源 消 耗 终 端能 源 转 换散 热 器照 明 装 置电 梯办 公 电 器其 他 用 电 设 备损 失满 足 建 筑 需 求适 宜 温 湿 度照 明功 能 需 求图 1 大型公共建筑供能系统我国的建筑节能技术方面多年来一直把墙体材料改革作为重点，但是作为建筑特别是公共建筑能源消耗重要部分的设备系统的节能相比之下没有同步进行。根据相关学者大量的能耗调查和统计分析的结1基金项目：“十一五”国家科技
4、支撑计划重大项目（2006BAJ03A066）作者简介： 刘 珊 （1984-） ，女，研究生，主要从事建筑节能的研究；北京市展览馆路 1 号 3-518，100044联系方式： crystalliu_2果，其单位面积的采暖能耗一般情况下仅为住宅或一般公共建筑的 50%80%。除采暖能耗外，其它能耗折合为等效电耗后，为住宅的 515 倍，占建筑总能耗的 40%60%，其中照明、设备、动力等电耗是基本稳定的，集中空调系统能耗往往是最大的部分，因此大型公共建筑普遍存在 30%以上的节能潜力 2。本文参考了国内外成熟的相关评价体系、国内相关研究论文以及国内建立技术标准规范，参考文献25，希望通过对既
5、有大型公建供能系统的综合评价的研究形成引导该地区既有公共建筑供能系统升级改造，建立具有较强可操作性的多指标综合评价体系及方法。2. 既有大型公建评价的研究进展国外研究机构对公共建筑的节能研究也是近几年才开展起来的。一些诸如设计不合理、调试不完善、运行管理不科学的现象在国外的大型公共建筑中也屡见不鲜，对公共建筑的评价也经历了由简单到复杂的过程，研究成果主要集中在对能耗评价体系和绿色评价体系。国内外很多学者都对如何评估公共建筑能耗进行了大量的统计、分析和研究。1996 年美国环保署（EPA）所启动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能耗状况（包括照明、空调、办公室设备等） 、规划
6、该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业。在我国，也逐渐提出了一些针对公共建筑能耗评价的指标体系，例如郭瑞等人构建了一套包含了 5 层的公共建筑能耗评价指标体系 5；张春枝利用不同能耗计算方法，探索如何建立有效的公共建筑空调系统能耗评价指标系统。在绿色评价体系方面，其评价目的是考察建筑的环境影响、资源利用和节能状况。评价对象已由住宅扩展到了商业建筑等各类建筑，在一些发达国家形成了成熟的商业化趋势。这些绿色评价体系主要有：美国的 LEED、英国的 BREEAM、加拿大的 GBTool 和日本的 CASBEE。而中国也在绿色评价方面做出了很多努力，比如中国的绿色奥运建筑评估体系（GOBAS）
7、 。表 1 为各国绿色评价体系的比较 6。表 1 各国绿色评价体系的比较评价指标体系 LEED BREEAM GBTool CASBEE GOBAS优势USGBC 作为开发者和独立第三方，具有很大的权威性采用了产品全生命周期的分析方法具有很强的地方灵活性和适应性独创引入了建筑环境效率 BEE，使评价结果变得简洁明确。采用全生命周期的分析方法缺点没有对建筑全生命周期的环境影响作出全面准缺的考察。没有明确考虑处理有关地域性问题。 内容十分细致指标相关性的不均衡会影响评价的公平性未涉及经济性评价评价系统设计 评价+设计指南 评价为主 评价为主 评价为主 评价+评价指南可操作性 简单 较容易 较复杂
8、较复杂 较复杂3. 既有大型公建供能系统综合评价指标确定的依据和原则3.1 明确综合评价的目的北方地区包括寒冷地区和严寒地区，该地区的建筑物的采暖能耗占建筑能耗的比例很高，基于气候条件和建筑功能的不同，北方地区既有公建供能系统的评价主要是针对以建筑的供热、空调系统的不同冷、热源为主，辅以照明、设备、动力等系统的多指标综合评价，以到达以下两个目的：（1）评价功能3对既有建筑供能系统的现状进行正确评价。对既有公共建筑的研究大多停留在对能耗进行整体的评估的层面，这就使得在耗能端“量”的评价上有了较明确的结果，继而发展起来的绿色评价加入了对环境、资源等因素的影响，而这些并不能满足对既有公共建筑供能系统
9、性能进行全面评价的要求，综合性的改造无从下手。作为一个复杂的系统，希望能够从供能系统的经济性、节能性、环保性和安全性出发，比较全面的对北方地区既有建筑的不同能源形式的各方面的进行正确评价，有效找出建筑供能系统运行水平低和效率不高以及资源浪费严重等的具体问题，为促进建设事业的可持续发展起到重要推动作用。（2）引导功能为既有建筑供能系统升级改造、优化设计提供理论依据，进而建立严寒及寒冷地区既有建筑能源形式的安全性能升级、环保改造、节能优化的集成技术体系。3.2 评价指标的参考依据本文参考了国内外成熟的相关评价体系、国内相关研究论文以及国内建立技术标准规范，根据公共建筑供能系统自身的特点，将公共建筑
10、供能系统综合评价指标体系划分为四个维度：经济性指标、节能性指标、安全性指标、环保性指标，并对四个维度各自所包含的评价指标进行了分析和选取。主要的参考依据可以简要分为三类，见表 2。表 2 大型公共建筑供能系统评价指标参考依据参考依据 具体内容国内外成熟的相关评价体系 LEED、BREEAM、GBTool、CASBEE 和 GOBAS 等国内相关研究文献 冷、热源优化选择；公共建筑节能管理；相关评价指标体系设计民用建筑节能条例公共建筑节能设计标准北京市公共建筑节能设计标准国内建立技术标准规范其它3.3 筛选评价指标的原则为了全面的综合的对北方大型公建的供能系统进行综合评价，结合评价一般原则，筛选
11、的评价指标应该遵循以下几个原则 7、8 ：（1）系统性和层次性原则。建立大型公建供能系统要有多层次、多因素、多目标的指标构成，且所选指标尽可能反映出实现指标的层次性。（2）简明适用性。尽量选择有代表性或者取决定性作用的指标，使评价指标体系简明适用。（3）地域性原则。必须考虑严寒和寒冷地区的气候特点和现有大型公建供能系统的状况。建立适合该区域的评价指标体系。（4）可操作性和可重复性原则。评价指标应具有可操作性，能在实际情况中使用，对于某些无法合理量化的指标，应做特殊处理。不同背景的人士进行评价应能得到相近的结果。4. 综合评价指标体系的建立4.1 综合评价指标体系的初步构建根据上文，构造的既有公
12、共建筑供能系统的综合评价指标体系如图 2。4北 方 地 区 既 有 大 型 公 共 建 筑 供 能 系 统 状 况 A经 济 性 B1 安 全 可 靠 性 B3环 保 性 B4初投资 C1运行费用 2政策支持 C13 蓄能与热回收 C24 能源转化效率 C21 环境噪声 C41CO2 排放量 2系统分项计量 5冷热源选择合理性 3 系统定期清洗 C35系统维护与检修 C3系统自控与监测 4员工管理水平 6机房安全 2设备老化程度 C31节 能 性 B2输送系数图 2 北方既有大型公共建筑供能系统综合评价指标体系结构4.2 权重的确定本文采用了群体专家决策与层次分析法 9相结合的方法，通过发放调
13、查问卷的方式，再利用层次分析法进行指标权重的计算。本次调查共发出 20 份调查表，收回 17 份，其中 2 份问卷由于个别一致性指标过高，其结果与其它调查结果存在着较大的出入，因而予以舍弃。故有效问卷 15 份，在一定程度上反映了相关专业人士包括该领域的教授、政策制定专员等对北方地区既有大型公共建筑供能系统的认识情况。利用已编写的程序，对调查结果进行判断矩阵一致性的判断和完善。最后对各组调查结果作几何平均处理，再计算出各指标的权重分配结果 7，计算流程如图 3 所示，计算结果如表 3 所示。 递 阶 层 次 构 建构 造 判 断 矩 阵 A相 对 权 重 计 算停 止一 致 性 检 验YN修
14、改 A图 3 层 次 分 析 法 计 算 权 重 的 流 程 框 图 5表 3 大型公共建筑供能系统评价指标参考依据一级指标 相对权重 二级指标 相对权重 最终权重初投资 C11 0.3386 0.0933运行费 C12 0.5191 0.1431经济性指标 0.2756政策支持 C13 0.1423 0.0392能源转化效率 C21 0.2644 0.0825输配效率 C22 0.2592 0.0809空调冷热源合理性 C23 0.1963 0.0613合理的热回收和蓄能C24 0.0997 0.0311节能性指标 0.3122系统分项计量 C25 0.1804 0.0563设备老化程度 C
15、31 0.1330 0.0315机房安全 C32 0.1765 0.0418系统维护检修 C33 0.1123 0.0266系统自控与监测 C34 0.1916 0.0454系统定期清洗 C35 0.0606 0.0144安全性指标 0.2368员工管理水平 C36 0.3261 0.0772环境噪声 C41 0.4453 0.0781环保性指标 0.1754CO2排放量 C42 0.5547 0.09734.3 综合评价实施流程前几节的内容意在建立一个较为完整的综合评价体系，其最终目的是能够运用这套评价体系实现对既有大型公共建筑供能系统的综合评价，得到简单易懂的结果以便可以得到现有系统的基本
16、性能水平。使用这套评价体系的操作者可以通过以下流程实现评价过程，如图 4。6确 定 当 地 参 考供 能 系 统 信 息 获 取 参 评 建 筑 供 能 系 统 信 息确 定 评 价 指 标 基 准 计 算 定 量 指 标 值评 估 定 性 指 标 优 劣 等 级将 指 标 值 带 入灰 色 多 层 次 模 型 计 算评 价 结 果提 出 供 能 系 统 升 级 改 造 建 议 图 4 北 方 地 区 既 有 大 型 公 共 建 筑 供 能 系 统 综 合 评 价 体 系 的5. 结语希望本文通过研究得到的既有大型公共建筑供能系统综合评价指标体系的初步设计和计算得出的各指标的权重分配，能够为北方地区的既有大型公建供能系统的综合评价提供参考。另一方面，为各指标建立详细的评价标准也是一项复杂的工作，要形成一个更加合理架构的评分体系还需要做进一步的研究工作。参考文献：1 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2007M.北
