基于深圳公共住房的绿色建筑节能效果研究

2023-11-16周洲李静罗晓生

安徽建筑 2023年11期

周洲，李静，罗晓生

（1.中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100000；2.中建二局深圳建投发展有限公司，广东深圳 518000）

1 引言

随着全球气候变暖，各种极端天气随之而来，海平面上升、物种灭绝等为人类社会发展带来了诸多挑战。目前气候变暖已引起学界高度重视，学界一致认为全球气候变暖的“元凶”为碳。采取了各种措施限制碳排放，如研发新能源汽车、收取排放税等。实际上，建筑领域的碳排放占据了人类日常生活碳排放量的主要部分[1-5]。而人类社会的发展不得不进行必要的碳排放，随着发展的深入、城市化的推进，建筑数量、人均建筑面积以及建筑能耗仍然呈现出高增长的幅度[4]。为改善建筑行业的高能耗、高污染现象，建筑行业从传统模式转向高效节能的绿色模式被提上了日程，但各地实际情况与规范各有不同，导致很难客观评价绿色建筑的节能减排效果，对此不少学者进行了研究并给出了建议。叶凌等[6]分析了《绿色建筑评价标准》中的不足之处，基于修订版进一步分析了其评价体系修改效果，并对其有效性、继承性和全局性进行了分析。简玮恺[7]详细介绍了LEED 绿色建筑评价体系，并在LEED 评价体系的基础之上，提出了建筑暖通设计的设计要点，优化传统暖通设计的高能耗、高排放点，以此提高绿色建筑的节能效果。王英杰[8]基于我国的公共绿色建筑节能体系与美国的LEED与英国的BREEAM 进行了对比，分析其相同点和不同点，并结合实际的节能减耗效果分析其适用性和可操作性。何玥儿等[9]对5 个国家的绿色建筑评价体系进行分析，研究其对绿色建筑评价的共性与差异，发现建筑节能与能源利用在绿色建筑评价体系中的占比效果均是最高，最后绿色建筑体系的差异性效果给了高效节能与能源利用最大化的合理建议。但由于国内绿色建筑发展起步较晚，对绿色建筑的节能效果评价仍然停留在理论层面，针对实际项目的效果评价较少，本文以深圳市长圳公共住房的监测结果为研究对象，基于模糊综合评价法对其节能效果进行评价分析，为民用建筑领域的节能减排提供一定的参考依据。

2 项目概况

深圳市长圳公共住房工程占地面积20.76 万m2，总建筑面积约115 万m2，住宅建筑面积76 万m2（不少于9500套），商业建筑6.5 万m2，公共配套设施3.2 万m2。地下1～2 层，深度约5～10m，建筑面积约30～35 万m2。地上建筑约25栋，多层建筑高度约10～20m，高层建筑高度约100～150m，结构形式框剪，涂料外墙。其他有30m 宽市政道路约350m（含跨河道桥梁），12m 宽城市支路约400m，小区内的车库涵洞2 个，车行桥梁1座，人行天桥3座。结构类型为铝模现浇+装配式剪力墙。深圳市长圳公共住房项目层高均为2.8m，内隔墙局部使用ALC 轻质墙板，安装用的板材全部采用一板到顶。ALC 墙板型号采用100mm、200mm、250mm厚ALC墙板，其中300mm 厚的墙体采用100mm 厚墙板双拼。ALC 墙板的主要安装位置为户内与阳台的间隔墙、分户墙、楼梯间间隔墙、管道井隔墙、水电井隔墙、厨房与公区间隔墙等部位。

3 研究模型

由于影响建筑节能的因素较多，包含温度、天气、材料等，为了对绿色建筑节能效果进行评价分析，首先需要对单一影响因素进行评价，之后再将各个影响因素综合起来进行评价，因此首先对影响评价效果的因素进行集合说明：

式中，U为影响因素集合；ui为第i个影响建筑节能效果的因素。

由于每个因素对建筑节能效果的影响程度不同，因此，每个影响因素都占有不同的权重，这里根据不同因素对绿色建筑节能效果的影响程度不同，建立权重集：

式中，ai为第i个影响建筑节能效果的因素在建筑节能效果中所占权重。

因此，通过联立式（1）、式（2）可得到影响因素的评价效果标准为：

式中，A为客观影响因素下的评价效果。

在构建完影响因素下的评价效果后，需在水平效果上对绿色建筑的评价效果进行构建，同样采用评价集的形式：

式中，V为绿色建筑评价的水平影响因素集合；vi为第i个影响建筑节能效果的水平因素。

对水平因素进行单独评价，算出单独水平因素的隶属度：

式中，rij表示第i个因素在ui下的评价结果；Ri表示评价结果的隶属度。

根据式（5）、式（6）可将单个因素对绿色建筑的节能水平构建为模糊的偏好关系：

将水平单因素评价集合可表示为：

对单一水平因素进行评价后，还需对整体进行综合评价，研究其整体之间的关系，并对整体效果给予客观评价，因此，有必要在单一因素的评价效果上进行综合评价，基于此，由单一影响因素的隶属度：

分析可得，综合评价结果为每个因素所占权重与其隶属度的乘积：

将上式展开为矩阵形式可得：

式中，B为综合评价结果。

依据模型计算出的评价结果，本文将整体节能水平按其得分划分为5 个层次，其中91～100 分为节能效果非常高，81～90 分节能效果较高，61～80 分节能效果一般，41～60分节能效果较低，0～40分节能效果为非常低。

4 结果分析

4.1 能耗监测分析

为了研究绿色建筑的节能效果，本文以深圳市长圳公共住房工程为研究对象，从温度、空调、照明三个方面对深圳长圳公共住房进行了监测，通过对其能耗量进行监控，得到长圳公共住房的每日能耗量如图1所示。

图1 长圳公共住房某日能耗量变化图

图1 为长圳公共住房某日能耗量变化图，从图中可以看出公共住房的用电量高峰主要集中在10～12h和17～18h时间段内，该段时间内居民处于由公司回家的高峰段，因此用电量较高。

图2 为长圳公共住房12 月上旬能耗及温度变化图。从图中可以看出随着温度的上升，整体能耗量呈现上升的趋势。

图2 长圳公共住房12月上旬能耗及温度变化图

图3 为长圳公共住房5 个月间改造前后的空调能耗与其节能优化率，从图3 可以看出，在空调改造前，其耗电量约为改造后的一倍，可见改造后大大提升了节能效果。且在不同月份，由于耗电量的不同，导致节能效果也不相同，其中10 月的节能率最高，约为53%，11 月节能率最低，约为36%。

图3 长圳公共住房空调改造前后能耗对比及节能率

图4 为照明改造前后的耗电量对比图，在照明设备改造后保持单位面积照明不低的情况下，大幅度降低了单位面积照明所需的耗电量，并且随着时间的增长，改造设备覆盖量的增大，其单位面积照明所需耗电量仍呈现减小的趋势。

图4 长圳公共住房照明设备改造前后电耗对比

4.2 模型量化分析

本文便于采用模型进行分析，使用YAAHP 将环境、空调、照明等因素进行量化处理，并构建判断矩阵，包括环境能耗、建筑光照和节能设备。

表1 准则判断矩阵

借助准则判断矩阵，通过计算可得到环境能耗、建筑光照和节能设备的权重A=（0.697，0.131，0.172），因此通过判断矩阵得到的水平因素权重按大小分别为环境能耗0.697、节能设备0.172、建筑光照0.131。从水平因素权重占比可以看出，环境能耗影响下对绿色建筑的节能影响效果最大，而建筑光照对节能效果影响最小。

得到权重后，分别从环境能耗、建筑光照和节能设备三部分对长圳公共住房进行模糊综合评价。

在环境能耗部分，其评价矩阵为：

因此长圳公共住房的环境能耗模糊评价为：

以此类推，长圳公共住房的光照评价矩阵为：

得到其建筑光照的模糊评价为：

长圳公共住房节能设备的评价矩阵为：

得到长圳公共住房节能设备部分的模糊评价为：

分别将得到的长圳公共住房环境能耗、建筑光照和节能设备三部分的模糊评价进行集合量化，分别得到量化后的指标为42、75、65。

将得到的权重与集合量化后的长圳公共住房环境能耗、建筑光照和节能设备三部分指标相乘，得到最终的综合评价效果：

根据本文划分的5 个评价层次，91～100 分为节能效果非常高，81～90 分为节能效果较高，61～80 分为节能效果一般，41～60 分为节能效果较低，0～40 分为节能效果为非常低，可以看出长圳公共住房得出的最终评价分数处于41～60阶段，节能效果较低。其可能原因在于环境耗能为该住房的主要耗能因素，由于该地夏日较热，导致空调运作频繁、负荷较大，虽然对空调进行了改造，但改造未彻底完成，因此该部分还有进一步的改进空间，并且其建筑光照也占据一定比例，对于公摊部分的光照设施，除了对光照设备进行改造，降低单个设备的耗电量外，还可以进行分时管理，对不同时间段照明时长进行控制。