公共建筑能效評估研究

張蒙

（江蘇城鄉建設職業學院，江蘇常州 213147）

2030年左右，我國建筑能耗將占總能耗的30%～40%，其中大型公共建筑的比例不斷增高，因為其用電密度高，造成其用電能消耗的增加速度超過建筑總量的增加速度。因此降低公共建筑尤其是大型公共建筑能耗對建設能源節約型、環境友好型社會具有極其重要的意義。

清華大學建筑學院的江億教授指出：“建筑節能的全面推廣與應用，關鍵就是設置合理的節能評估指標，并以此建立一套切合實際的評估體系”[4]。綠色建筑是未來建筑發展的必然趨勢，許多國家已經形成了自己的綠色建筑評估體系。目前，在中國城市化快速發展的階段，亟需建立綠色建筑評估體系及其進一步完善。中國地域遼闊，針對不同地區的氣候條件，建筑的能效評估指標是有差異的，因地制宜的、科學的能效評估系統對建筑節能的引導來說是必不可少的，通過能效評估措施降低耗能，為節能減排工作提供借鑒和幫助。

1 公共建筑能效評估研究概述及關鍵問題

1.1 建筑能效評估研究概述

國際上已經普遍將最早提出的“節能”用“能源效率”一詞所代替。建筑能效評估是反映建筑物可持續性的有效措施，有利于改善日趨惡化的環境。它包含“評”和“估”兩個流程，所謂的“評”是指運用評估工具對建筑運行中能源使用效率狀況進行評估，通過比較結果判斷建筑的能效狀態。所謂的“估”是指通過評估工具對建筑能效狀況做出改良方案和預期成效，從而降低建筑能耗。

近年來，不少國家和地區通過探索，研究出能夠滿足當地條件的建筑能效評估標準。目前國際上著名且使用率較高的幾類評估指標分別為：美國LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）、英國 BREEAM（Building Research Establishment Environmental Assessment Method）、日本 CASBEE（Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency）、 澳 大 利 亞NABERS（National Australian Built Environment RatingScheme）等[2]。

1.2 建筑能效評估關鍵問題分析

目前國內外學術專家在公共建筑能效評估方面已經做了很多基礎研究，大多是基于理論上的，因此在實際工程項目中仍存在較多問題點亟待解決，主要有公共建筑能效評估指標體系缺乏宏觀與微觀分析、評估方法缺乏綜合性概述分析、評估后的能效優化等幾個方面[3]。

公共建筑能效評估指標體系研究方面，已有的指標體系種類繁多，但少有對其進行宏觀分類、微觀細化的文獻，使得讀者需要花大量時間去研究，也只是對整個指標體系有個粗略的認知；能效評估方法方面，各種評估算法都有研究者給出了詳細的闡述，但是在以往的文獻中很難找到對這些評估算法的多維度概述分析，在不同典型公共建筑適用性特點的總結上也存在不足；能效優化方面，在對公共建筑能效評估后，缺少運行管理和技術應用兩個維度的優化方案。

2 公共建筑能效評估體系

2.1 綠色奧運建筑評估體系

綠色奧運建筑評估體系GOBAS依據本國國情結合奧運建筑的獨特性采用QL（質量-負荷）雙指標定性與定量結合進行評估。GOBAS采用5級評分制，其中5分最好。參評建筑實際得分=∑（5分制得分×權重系數），權重系數依據評估項目在不同階段的重要性酌情指定，以此來保證奧運建筑在最大限度內消耗最少的能量資源提供優良的環境舒適度[4]。

GOBAS的局限性在于其評估對象僅是奧運建筑及其附屬建筑，而且該體系未涉及經濟性評價。盡管如此，GOBAS作為我國第一部綠色建筑評價標準對未來的建筑生產實踐活動具有深遠的意義。

2.2 綠色建筑評估體系

《綠色建筑評價標準》通過決策層次分析法確定了各級指標的權重。根據模糊數學理論，將不同層次的指標納入評價因子集，同時以三星級、兩星級、一星級和不合格指標作為評價集，建立綜合評價模型[5]。該標準考慮了建筑全壽命周期整個過程的評價，做到定性和定量的結合。但是這套評價體系更適用于新建筑，對現有建筑的綠色改造稍顯局限性。

圖1綠色建筑評價指標體系

3 公共建筑能效評估方法

3.1 權重分析法

目前權重分析的方法概況起來有主觀賦權法、客觀賦權法和組合賦權法三類。主觀賦權法主要是依據決策專家們的主觀意見對建筑指標的重要程度進行量化，當參與決策的專家達到一定數量時，最終的權重結果會最大限度貼近實際；客觀賦權法權重比例的來源主要取決于各指標實際運行中的真實數據，目前運用較多的有熵權法、標準離差法和CITIC（Criteria Importance Through Intercriteria Correlaiton）法[7]；組合賦權法兼顧了專家群體對體系中權重比例的側重，同時又降低主觀賦權法中專家主觀因素的影響程度，提高所評體系對客觀環境的適應性與合理性，改善客觀賦權法只注重實際域的問題，該方法獲得的結論是主、客觀相結合的評估結果，更具有科學性，但是需要依賴較為復雜的算法，目前乘法合成的歸一化方法和線性加權組合法運用比較廣泛。

3.2 專家調查法

專家調查法即特爾斐法，即通過郵件函詢方式收集相關專家們的反饋意見。調研表采取表格的形式讓專家群體去評判各指標之間的關聯度。專家群體的基數越大，結果越可靠。在進行專家調研的過程中，調查表應簡潔、明了，針對范圍較廣的指標應備注該指標評估側重點，調研指標要有側重點，一般情況下，25個及以下的指標數量較為適當。

3.3 層次分析法

層次分析法是將所要評估的體系分解為若干個層次，由決策者（專家）群體逐層對不同指標間的重要對比程度做出評判，然后通過計算得出的，各判斷矩陣的歸一化的特征向量以及最大特征根，從而得出各層元素指標的權重比例。文獻[8]建立層次分析模型對空調設備管理進行綜合評價，首先是將綜合評價體系劃分為五種不同的層次結構，分別是：目標層、準則層、指標層、方案層、措施層，然后利用判斷矩陣將所有元素之間的關聯程度由定性轉化為定量的相對值，最后進行一致性的檢驗，研究表明層次分析法相對比較適用于暖通空調設備管理綜合評價。

4 建筑能效評估方法改進案例分析

在美國，資產得分是建筑能效的國家標準化評估系統和工具。運用基于web的工具為標準運行條件下建筑能耗建模，從而評估建筑能效，并對建筑資產進行水平比較。利用用戶輸入的建筑指標特征，該工具可以創建簡化的EnergyPlus建筑模型以支持評級分析。文獻[9]則提出了將回歸模型與實時仿真結合在一起，允許用戶輸入少至七個建筑參數，以便在進行全面分析之前快速評估建筑能效。基于大量的建筑模型模擬，使用隨機森林方法為不同類型的建筑開發了一套回歸模型。通過用戶建筑參數的輸入，在回歸分析的基礎上為建筑創建能源使用強度分布，還可以將回歸模型轉換為用于全面能源模擬的建筑能源模型，并且簡化后的資產分數預覽讓建筑能效評估結果更直觀。用戶運用該工具可以篩選建筑物并確定優先級，從而無須進行大量數據收集就可以獲得更詳細的建筑能效評估。