廣州市居住建筑能耗定額調(diào)研分析

摘 要：本文以廣州市居住建筑為研究對象，對建筑主體、圍護結(jié)構(gòu)、照明和設備情況及空調(diào)系統(tǒng)應用情況進行調(diào)研，并統(tǒng)計其能耗數(shù)據(jù)，利用Origin數(shù)據(jù)分析軟件及數(shù)理統(tǒng)計知識對其進行處理和分析。通過能耗定額水平法確定廣州市居住建筑能耗定額指標，并編制能耗定額水平表，為廣州市居住建筑能耗定額提供依據(jù)。

關鍵詞：居住建筑；能耗調(diào)研；數(shù)理統(tǒng)計；能耗定額

1、引言

習近平同志就積極推動我國能源生產(chǎn)和消費革命提出了“堅決控制能源消費總量”的要求[1]。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑能耗在我國的能源消耗中所占比重越來越大。能源問題一直是制約廣州經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的難點。但在夏熱冬暖地區(qū)，居住建筑能耗定額缺乏相應的指標體系。

辛飛[2]通過實際案例對夏熱冬冷地區(qū)公共建筑在項目各階段對建筑節(jié)能全過程管理進行了研究，并給出了具體的政策和建議。趙衛(wèi)山[3]提出了基于建筑用能定額的全過程節(jié)能管理，確定建筑累計耗電量等指標，并將其作為評判準則，實現(xiàn)對住宅建筑節(jié)能進行管理。在趙衛(wèi)山論文的基礎上，利用對既有居住建筑用電負荷的收集、整理，了解其用能現(xiàn)狀，并對其進行數(shù)理統(tǒng)計和分析，通過能耗定額水平法確定廣州市居住建筑能耗定額指標。

2、調(diào)研樣本描述

本次調(diào)研的居住建筑以小區(qū)為單位，共18個。包括10個高層建筑小區(qū)、3個多層建筑小區(qū)、2棟綜合樓小區(qū)和3個高層+多層建筑混合小區(qū)。調(diào)研對象為執(zhí)行《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》廣東省實施細則的新建建筑，因此圍護結(jié)構(gòu)熱工性能均滿足國家和地方標準要求，主要特點如下：

（1）屋面均采用30～40mm的擠塑聚苯板保溫隔熱，傳熱系數(shù)和熱惰性指標均滿足節(jié)能標準的限值要求，隔熱驗算也滿足規(guī)范強制性要求。

（2）調(diào)研對象為知名房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)，建筑節(jié)能和綠色建筑意識較為超前，居住建筑的外窗遮陽比較到位。部分高層住宅采用了Low-E中空玻璃+普通單片玻璃的組合方案，而品質(zhì)較高的別墅類建筑外窗全部采用了Low-E中空玻璃，約30%的外窗設計了格柵遮陽，整體遮陽效果均高于標準要求。

（3）各戶型設計比較合理，開發(fā)商注重利用自然通風改善室內(nèi)熱環(huán)境效果，以降低空調(diào)開啟時間。經(jīng)實地調(diào)研，在室外環(huán)境較好的4月、5月上旬、10月下旬開始，部分高層住宅的業(yè)主表示均不需要開啟空調(diào)降溫，僅靠自然通風和風扇調(diào)風即可。

3、調(diào)研數(shù)據(jù)處理

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，我們會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)會有以下問題。首先，由于能耗監(jiān)測系統(tǒng)不完善，導致原始能耗數(shù)據(jù)存在缺失或建筑個別區(qū)域無法監(jiān)測到。其次，由于統(tǒng)計年數(shù)時間較短，可能不能有效地反映建筑在一段時間內(nèi)的總能耗量。因此，首先我們將明顯存在問題的數(shù)據(jù)剔除，其次，對數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性和有效性檢查，最后，對樣本數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗。

3.1 穩(wěn)定性檢驗

能耗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性檢查實際上是針對同一棟建筑不同時間內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)而進行篩選。采用建筑每年的總耗電量與其四年的總耗電量平均值進行對比來判定能耗數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定。

在能耗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性檢查中，穩(wěn)定性水平β的確定尤為關鍵，β越小，則對穩(wěn)定性要求越高，精度越高；β越大，穩(wěn)定性要求越低，精度越低。為了兼顧能耗數(shù)據(jù)樣本量及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的要求，確定β的值為15%。

3.2有效性檢驗

對于同一類型建筑，因建筑功能、用能特點類似，所以其總能耗也應處于同一水平范圍內(nèi)。而當某一棟建筑的能耗值與其他建筑的平均能耗值存在較大偏差時，該棟建筑的能耗數(shù)據(jù)應當視為無效，不能作為有效數(shù)據(jù)，否則將影響樣本數(shù)據(jù)的準確性，導致出現(xiàn)偏離實際水平的結(jié)果。在本文中以萊茵達準則對建筑的能耗數(shù)據(jù)進行有效性檢查。

通過有效性和穩(wěn)定性檢查后，樣本數(shù)據(jù)如表1所示：

3.3正態(tài)性檢驗

運用Origin9.1軟件對上述數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗。并將顯著性水平α的值取為常規(guī)值0.05。該軟件在對數(shù)據(jù)組進行正態(tài)檢驗時，會通過既定的算法計算出檢驗特征值P，當P≧0.05時，則結(jié)果表明樣本數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布規(guī)律，若P<0.05，則判定樣本數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布。在Origin軟件中，運用Kolmogorov-Smirnov Test法對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗。檢驗結(jié)果如下圖1所示：

在圖1中可看出，樣本的平均值為37.1 kWh/（m2·a），標準差為15.4kWh/（m2·a），統(tǒng)計量Statistic=0.21檢驗特征值P=0.07>0.05，因此樣本數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。其頻數(shù)分布如圖2所示。

4、定額水平法編制能耗定額

定額水平法是利用數(shù)理統(tǒng)計方法對樣本進行分析，確定樣本的概率分布函數(shù)，再結(jié)合實際情況，合理確定定額水平，從而求出不同定額水平下對應的定額值。根據(jù)確定的定額水平的不同，可以得到一組不同的定額值。定額水平法最大的優(yōu)點是可以根據(jù)當?shù)亟ㄖ?jié)能技術、經(jīng)濟社會發(fā)展水平現(xiàn)狀調(diào)整定額水平值，確定符合實際情況的建筑能耗定額值[4]。該方法運用于建筑能耗限額指標分析中就是對計算后得出的居住公建筑能耗數(shù)值進行合理化（去除不合理的數(shù)值），求出平均值V以及對應的標準差S，那么要求的最終值Q為：

其中：Zσ表示累積概率為（1- σ）時相對應的標準正態(tài)分布概率密度值。

從前文可知，樣本平均值為37.1 kWh/（m2·a），標準差為15.4。根據(jù)能耗定額計算公式，可以得到各定額水平下居住建筑能耗定額值，詳見表3。

5、建筑累計耗電量定額的確定

在確定定額水平時，不僅要考慮不同建筑的能耗水平、當前該類建筑節(jié)能運行管理現(xiàn)狀與技術現(xiàn)狀，還要考慮該類建筑各項節(jié)能改造措施以及進行節(jié)能改造的節(jié)能效果和成本投入情況。如果一味追求節(jié)能，而不考慮實際情況，則會提高建設成本，引起用戶的抵觸情緒，反而不利于節(jié)能工作的開展。根據(jù)廣州市當前的技術、經(jīng)濟水平及對既有建筑節(jié)能改造情況，建議將廣州市居住建筑的能耗定額水平選取0.20～0.40之間，即有60%～80%的建筑能夠滿足定額標準要求。本文將定額水平設為0.30，通過上表3中可得，累計耗電量能耗定額指標為45.0 kWh/（m2·a）。

6、結(jié)論

通過定額水平法編制了廣州市居住建筑能耗定額水平表。并將廣州市居住建筑能耗定額水平設置為0.30，能耗定額值為45.0 kWh/（m2·a） 。

參考文獻：

[1]田學冬.公共建筑全過程能耗總量控制管理方法研究[D].北京：清華大學，2015.

[2]辛飛. 建筑節(jié)能在項目中全工程管理[D].合肥：安徽建筑大學，2013.

[3]趙衛(wèi)山.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能全過程管理的研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[4]龔麗婭.廣州市國家機關辦公建筑能耗定額的研究[D].廣州：華南理工大學，2016.