馬鵬真,劉登龍,牛 壯,肖 鵬(.青島國信建設投資有限公司, 青島 66000;.上海市建筑科學研究院有限公司, 上海 008)
自 2019 年 8 月 1 日 GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》實施以來已經過近兩年時間。GB/T 50378—2019重新定義了什么是綠色建筑,更加關注人與環境的關系,以建筑高質量發展為新目標,由原來的“四節一環保”(節能、節地、節水、節材、保護環境)升級為安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約、環境宜居以及提高與創新六大項。更加重視“以人為本”的理念,站在業主方和使用者的角度來設計建造綠色建筑,更加直接地提升使用者對于綠色建筑的體驗感和認知度。新國標變化最大的應該為取消了設計階段認證標識,直接由竣工評價標識所取代。從 2019 年8 月 1 日起第一批新國標綠色建筑項目應該即將竣工并進行評審工作,按照新國標綠色建筑體系,新國標綠建相對于現行的 2015 版《公共建筑節能設計標準》到底節能多少,是一個值得探討的話題。本文從 GB/T 50378—2019 的角度出發探討如何節能效益最大化,結合項目案例分析青島寒冷地區綠色建筑公建二星級的運行能耗節能潛力,為實現 GB/T 50378—2019 綠色建筑與節能減排乃至“碳達峰”“ 碳中和”更好地有機結合,提供了參考與借鑒。
GB/T 50378—2019 中涉及節能的控制項有 10 條,其中 3 條為綠色建筑的先決條件,7 條為控制項,換算分值為7 分,如表1 所示。

表1 GB/T 50378—2019 中涉及節能的控制項
GB/T 50378—2019 中涉及節能的評分項有 12 條目, 共計 13.5 分,如表2 所示。

表2 GB/T 50378—2019 中涉及節能的評分項
根據表1、表2 可以清晰地得出,GB/T 50378—2019涉及節能的條目共 22 條,涉及分值為 20.5 分,占總分值的19%;先決條件及控制項共 10 條,分值為 7 分;評分項共計 12 條,分值為 13.5 分。
以上的 22 條節能措施可以分為 5 大類,分別為采暖空調、圍護結構、動力、照明、輸配系統。
根據近幾年我國各科研機構以及政府實測數據分析,針對大型公建,空調系統能耗占 40%~50%,照明設備系統消耗能源占 20%~60%,電梯、機房、動力等設備約占10%[1],水泵風機等輸配系統的運行能耗約占空調系統的40%[2]。在建筑各能耗占比中,暖通部分占比最大,其次為照明,電梯、機房,動力部分占比最小。因此,針對于GB/T 50378—2019 寒冷地區公建,提高圍護結構性能、增加遮陽設施以及暖通設備的性能參數帶來的節能收益也是最大的,采用合理的窗墻比充分利用自然采光,采用高能效 LED 燈具、節能電梯、高性能的風機水泵對于建筑節能也有很大幫助。
案例項目所在地位于青島市,屬于寒冷氣候區。建筑為高度 179.7 m 超高層公共建筑,地上 43 層,主要功能為辦公、酒店、商業,建筑面積 83 908 m2;地下 3 層為停車場。冷源采用 2 臺螺桿式冷水機組及 2 臺離心式冷水機組,供暖期供熱采用市政熱源,冬季采用 2 臺制熱量為 700 kW的燃氣真空熱水鍋爐為酒店提供生活熱水以及為過渡季節空調熱水提供熱源,單臺燃氣用量約為 630 m3/h。該項目建成后將達到 GB/T 50378—2019 綠色建筑二星級標準,各業態區域面積如表3 所示。

表3 建筑各業態區域面積
根據表1、表2、 GB/T 50378—2019 技術措施,針對案例項目運行期間能耗節省潛力分以下類別,計算結果如下。
(1)建筑圍護結構性能提升 10% 或供暖空調負荷降低10%。此處負荷降低 10%,計算結果如表4、表5 所示。

表4 圍護結構采暖季節省費用

表5 圍護結構供冷季節省費用
(2)設置遮陽設施。考慮到外遮陽的投資成本較大,項目采用固定外遮陽加內部高反射比窗簾的技術措施。固定遮陽構建外挑 300 mm,間距 1 200 mm,該措施將會大大減低 4 個朝向外立面的太陽的熱,平均減少夏季空調負荷的20%[3],遮陽降低供冷季能耗費用如表6 所示。

表6 遮陽降低供冷季費用
(3)照明功率密度值不應高于現行國家標準 GB 50034—2004 規定的現行值,充分利用天然光,采用 LED節能型燈具。該建筑正常照明時間 12 h,通過優良的窗墻比,每天減少 2 h 照明時間。此外采用 LED 燈具可比常規燈具節能2/3[4],采光措施節省費用如表7 所示。

表7 采光措施節省費用
(4)空調設備制冷性能系數提升 6%。螺桿式冷水機組由 5.50 提升至 5.83。離心式冷水機組由 5.80 提升至6.15。空調設備節省費用如表8 所示。

表8 空調設備節省費用
(5)由于項目冬天采用市政供暖,冬天設備的供暖費用沒有節省。但過渡季節采用鍋爐作為替代熱源,燃氣鍋爐熱效率由 90% 提升至 94%,按照過渡季節 30 d 使用供暖計算,單臺燃氣爐節氣 6 300 m3,節省費用如表9 所示。

表9 過渡季天然氣節省費用
(6)采取有效措施降低供暖空調系統的末端系統及輸配系統的能耗。水泵風機等輸配系統的運行能耗約占空調系統的 40%[2],由于輸配系統受多因素影響,故無法詳細量化節省費用。根據引文輸配系統節省費用為采暖空調系統節省費用的 40%,則輸配系統節省費用如表10 所示。

表10 輸配系統節省費用
(7)垂直電梯應采取群控、變頻調速或能量反饋等節能措施。具有能量反饋裝置的電梯比一般電梯節能17.6%[5]。據調查市面上常規電梯 1 000 kg 載重量,速度 1.5~1.75 m/s 電梯,電機功率為 15~20 kW,年耗電量 9 490 kWh[6]。案例項目一共采用 51 部電梯,由于電梯載重量、尺寸、功能不盡相同,此處按照標準電梯載重量 1 000 kg、電機功率 15~20 kW 計算。電梯節省費用如表11 所示。

表11 電梯節省費用
如表12~表13 所示。案例項目總建筑面積建筑為83 908 m2,其中商業+辦公層面積占 8%,餐廳面積占3%,旅館面積占 20%,辦公面積占 69%,建筑達到 GB/T 50378—2019二星級年運行節能潛力 249.4~275.5 萬元。其中商店辦公層運行節能 21.5~23.8 萬元,占總運行節能的9%,餐廳節能 8.2~8.9 萬元,占總運行節能的 3%,旅館節能 53.8~62.8 萬元占總運行節能 12%,辦公區域面積最大運行能耗節能最可觀為 165.8~180.0 萬元,占總運行節能的 65%。

表12 各業態區域節省費用單位:萬元

表13 各業態區域節能比例單位:%
由于項目冬天采暖季節采用市政供暖,因此采暖設備性能提升節省的運行能耗不存在,根據表14 所示,5 大節能措施里,采用 LED 節能燈具對于案例項目運行能耗貢獻最大,較常規燈具該項目可節省 159.4萬元,占總節省運行能耗的64%,其次圍護結構性能提升以及采用遮陽措施為該項目節省運行能耗費用 43.1~57.3 萬元占總額的 17%,優化輸配系統節省運行能耗費用 21.9~29.4 萬元占總額的 9%,空調以及過渡季鍋爐節省運行能耗費用 17.4~21.8 萬元占總額的7%,節能電梯部分節能最小 7.7 萬元只占總額 3%。

表14 節能措施節能比例單位: %