背景
　　建筑節能是緩解我國能源緊缺矛盾，改善人民生活、工作條件，減輕環境污染，促進經濟可持續發展的根本途徑。我國建筑節能標準完成了全過程、全氣候區、全類型的覆蓋。
　　GB  50189—2015《公共建筑節能設計標準》（以下簡稱2015年版《標準》）已經完成修訂，準確評估2015年版《標準》執行后的全國公共建筑的降耗情況有助于跟蹤和衡量我國未來一段時間的建筑能耗水平，為國家建筑節能政策的落實和制定提供重要的基礎數據，同時也有助于根據現行技術標準和行業發展情況自下而上確定國家或地區的建筑節能發展目標；對于已經確定宏觀節能減排量化目標的地區，可以利用建筑總體節能率自上而下進行行業或技術類別的節能減排量化目標，進而明確相關產業的發展路徑和應采取的支持力度。
　　不同于居住建筑，公共建筑種類繁多、功能復雜，單一建筑內存在多種功能，使其用能特征復雜，不同類型、不同氣候區的公共建筑用能特點差異大，因此2015年版《標準》提高不同氣候區公共建筑能效的重點存在較大區別。因此需要綜合考慮我國建筑特征、不同類型公共建筑的能耗特點以及建筑的分布情況，對標準修訂后的節能效果進行全面準確地評估。

　　國內研究現狀
　　我國第一部建筑節能設計標準頒布于1986年，之后按照先北方后南方、先居住建筑后公共建筑的發展順序，陸續出臺或更新了針對不同氣候區、不同建筑類型的建筑節能設計標準，見表1。這些標準均以靜態基準的節能率作為目標，靜態基準是指我國1980—1981年通用設計建筑的能耗水平。

表1　我國建筑節能標準節能率情況

　　GB  50189—2005《公共建筑節能設計標準》（以下簡稱2005年版《標準》）中公共建筑的100％能耗基準值指的是以20世紀80年代建造的公共建筑作為比較能耗的基準建筑，其圍護結構性能、暖通空調設備及系統能效、照明設備相關參數都按照1980年代的情況選取。
　　我國建筑節能標準的評估以特定時間的建筑能耗作為基準，不同氣候區、不同類型的建筑節能標準存在差異，在基準上也存在差異。

　　研究方法
　　本文采用以上一版標準作為基準的動態基準，采用能夠代表我國公共建筑用能特點、分布水平的典型公共建筑模型數據庫和建筑能耗模擬軟件作為工具，對2015年版《標準》同2005年版《標準》進行逐條比對，定量分析對建筑能耗產生重要影響的條文的節能效果，以便更準確反映建筑節能標準修訂后對我國建筑節能的促進作用和對建筑能耗降低的貢獻。

　　《公共建筑節能設計標準》修編情況
　　2015年版《標準》較2005年版《標準》有了較大的提升。主要技術內容包括：更新了圍護結構熱工性能限值和冷熱源能效限值；圍護結構熱工性能限值和冷源能效限值均按照建筑熱工分區分別作出規定——增加了窗墻面積比大于0.7時圍護結構熱工性能限值，增加了圍護結構進行權衡判斷建筑物熱工性能所需達到的基本要求；補充細化了權衡計算的輸入輸出內容和對權衡計算軟件的要求；增加了建筑分類和建筑設計的有關規定；將原第3章室內環境節能設計計算參數移入附錄B圍護結構熱工性能的權衡計算；增加了不同氣候區空調系統的電冷源綜合制冷性能系數限值，修訂了空調冷（熱）水系統耗電輸冷（熱）比、集中供暖系統耗電輸熱比、風道系統單位風量耗功率的計算方法及限值；新增了給水排水系統、電氣系統和可再生能源應用的相關規定；增加了對超高、超大建筑的節能設計復核的要求。
　　通過對2015年版《標準》和2005年版《標準》的逐條比對可知，節能提升主要體現在圍護結構熱工性能限值、暖通空調系統冷源和熱源的能效限制、輸送系統能效、過渡季免費供冷、水力平衡、給水排水系統輸配能效、照明系統的能效提升以及可再生能源利用等方面。具體體現在第3.2.1，3.3.1，4.2.3，4.2.5，4.2.10，4.2.14，4.2.17，4.2.19共8條強制性條文。2015年版《標準》對圍護結構熱工性能限值和冷源能效限值進行了分氣候區規定，分別見表2和表3，表2顯示了圍護結構熱工性能限值提升情況（以寒冷地區為例），表3顯示了冷水機組能效限值提升情況（以夏熱冬冷地區為例）。與此同時，第3.2.2，3.2.5，3.2.10，3.2.11，3.2.12，3.3.5，3.4.1，4.2.4，4.2.6，4.2.11，4.2.12，4.2.15，4.2.18，4.2.20，4.3.3條等32條普通條文對建筑能耗有較大的影響。本文將通過建筑能耗模擬軟件對條文的變化進行定量研究。

表2　圍護結構熱工性能限值提升情況（以寒冷地區為例）

注：2015年版《標準》外窗遮陽性能采用太陽得熱系數SHGC表示，2005年版《標準》則采用遮陽系數Sc表示，對于玻璃而言，可以采用SHGC等于Sc乘以0.87計算。

　　建筑能耗模型的建立
　　我國公共建筑種類繁多，為了研究公共建筑整體的、最具普適性的建筑性能指標與建筑節能率的關系，開發能夠用于分析研究代表我國公共建筑性能的工具，標準編制組建立了能夠代表我國公共建筑使用特點和分布特征的典型公共建筑模型數據庫，該數據庫包括2個部分：一是各類公共建筑的物理參數和運行特征；二是各類公共建筑在各氣候區的分布特征。數據庫中典型建筑通過向國內主要設計院、科研院所等單位征集確定，典型公共建筑基本情況見表4；其分布特征是在國家統計局提供數據的基礎上經分析得到的。由公共建筑分布特征數據得到各類公共建筑在各氣候區的分布權重及公共建筑整體在各個氣候區的分布權
重，氣候區典型城市見表5。

表4　典型建筑模型情況

　　2005年版《標準》公共建筑模型是指完全按照2005年版《標準》要求設置的典型公共建筑模型。主要包括圍護結構熱工參數、圍護結構做法、冷熱源性能參數等信息，建筑模型完全滿足2005年版《標準》和同時期的其他標準的要求。使用建筑能耗模擬軟件TRNSYS建立詳細的建筑能耗計算模型。逐一建立5個典型城市的7類典型公共建筑的35個典型建筑模型，并統一采用典型氣象年數據。
　　2015年版《標準》公共建筑模型是指完全按照2015年版《標準》要求設置的典型公共建筑模型，在2005年版《標準》模型的基礎上，按照標準的提升，逐條對TRNSYS中的建筑能耗計算模型進行修改，直至其完全滿足2015年版《標準》的要求。
　　2005年版《標準》公共建筑模型和2015年版《標準》公共建筑模型均包括5個氣候區5個典型城市的７類典型公共建筑，共計70個建筑能耗模擬計算模型。能耗計算范圍包括暖通空調系統和照明系統，所有能耗數據均統一換算為一次能源。

　　定量節能率的計算
　　根據數據庫中提供的分類公共建筑的分布數據，將按各類型建筑模型計算得到的能耗值加權計算至公共建筑整體能耗中。按照式（1）計算公共建筑整體節能率：

　　該方法使用加權的方法將單體模型的節能率有效地統一到公共建筑的整體中，是一種將單體建筑研究規律擴展至公共建筑整體規律的方法。通過各氣候區不同類別公共建筑的面積分布特征取權重，對各類公共建筑的性能參數計算結果加權，得到不同氣候區公共建筑整體的節能率。以2005年版《標準》的節能水平為基準，結合不同氣候區、不同類型建筑的分布情況，明確了本次修訂后我國公共建筑整體節能量的提升水平。體現了2015年版《標準》執行后我國公共建筑能耗較執行2005年版《標準》的減少情況。這種基于動態基準的節能率評價方法是目前建筑節能率評估的主流方法。
　　基于典型公共建筑模型數據庫進行計算和分析，2015年版《標準》與2005年版《標準》相比，由于圍護結構熱工性能的改善和供暖空調設備和照明設備能效的提高，不同地區不同類型公共建筑全年供暖、通風、空調和照明的總能耗減少5.3％～35.7％。從北方至南方，不同氣候區全年供暖、通風、空調和照明的總能耗減少約20％～23％，其中圍護結構分擔節能率約4％～6％，供暖空調系統分擔節能率約7％～10％，照明設備分擔節能率約7％～9％。通過典型公共建筑模型數據庫中的分布數據加權計算確定本次標準修訂后由于圍護結構、供暖空調設備和照明設備能效的提升，全國公共建筑能耗整體降低21.6％，考慮到標準中對可再生能源應用、給水排水系統、電氣系統以及全新風供冷、冷卻塔免費供冷等節能措施的要求，本次標準修訂后全國公共建筑總能耗降低約30％，相對于上世紀80年代建筑，節能65％以上。

　　結論
　　引入動態基準的節能率計算方法，更加準確地對建筑節能標準的節能效果進行評估，避免了行業中存在的單體建筑節能率與全國總體建筑節能率的概念混淆問題。
　　通過逐條比對2015年版《標準》與2005年版《標準》，采用典型公共建筑模型數據庫和TRNSYS計算確定，2015年版《標準》實施后全國公共建筑能耗降低約30％，該節能率是綜合考慮不同氣候區、不同建筑類型加權后的計算值，反映的是本標準修訂并執行后全國公共建筑的整體節能水平，并不代表某單體建筑的節能率。該節能率是對2015年版《標準》節能效果的全面科學評價，使政府對全國建筑的總體情況有真實全面的了解，對于政策的制定、與能源有關的各種活動的開展都不無裨益，為跟蹤我國建筑節能標準節能工作的進展提供了依據。

本刊摘自《暖通空調》