单体建筑节能评价指标体系研究范文

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摘要：

针对我国西北寒旱地区农村建筑能耗大，长期以来缺少关注，处于盲目发展状态的问题，参考国内外绿色建筑评价标准，建立了单体建筑节能评价指标体系，运用层次分析法确定了各项指标权重，并以甘肃省民勤县张麻新村生态农宅为实例对所建立评价指标体系的合理性和可行性进行了验证。研究结果表明：生态农宅的节能效果远高于传统农宅，其可再生能源利用率为36.7%，节能率达到85.2%，室内环境得到有效改善，节能评价指标体系实际可行。研究结果对促进寒旱地区农村建筑节能具有一定的实践指导意义。

关键词：

寒旱地区；建筑节能；评价指标；实例分析

21世纪以来，人类社会面临着严峻的能源短缺和生态破坏问题，在能源消耗中，建筑领域是能耗大户。我国是世界上最大的建筑市场，在建筑领域的能耗大约占全社会总能耗的33%[1-2]，同时，我国是农业大国，随着新农村建设规模的扩大和农村居民生活水平的提高，农村新建住宅面积和人均住宅面积都远远高于城市，农村建筑的能耗占我国能源消耗的比例大大增加[3]。因此，在大力发展低碳经济的国际背景下，推动建筑节能体制改革、建立农村建筑节能评价指标体系意义重大[4]。国内外对节能评价指标体系关注越来越多，一些国家相继建立了绿色建筑评价指标体系，如日本的“建筑物综合环境性能评价体系(CASBEE)”，英国的“建筑研究所环境评价法(BREEAM)”，美国的“绿色建筑评估体系—能源及环境设计先锋(LEED)”，多国合作的GBTOOL[5]；国内则以清华大学作为主编单位的CEHRS《中国生态住宅技术评估体系》、GOBAS《绿色奥运评估体系》和GB/T50378—2014《中国绿色建筑评估体系》[6-8]为主。山东大学的学者[9]提出了村镇可持续住宅评价标准，西安建筑科技大学和哈尔滨工业大学的学者们[10-11]对农村建筑节能评价指标体系也做了相应的研究。现有的绿色建筑评价指标体系虽然取得了一定的成就，但是在指标体系确立、评价方法选择方面仍然存在不足且缺少实例验证，同时评价对象也仅限于城市建设量大的群体性住宅建筑，对于农村单体建筑的研究较为缺乏。为此本文考虑农村能耗现状，结合西北寒旱地区农村建筑的实际情况，参考国内外绿色建筑评价指标体系，建立了适合寒旱地区的单体建筑节能评价指标体系，并以实例进行验证。

1单体建筑节能评价指标体系的建立

1.1节能评价指标的选取与指标结构层次划分应用层次分析法将节能评价指标体系划分为3个层次，如图1所示，将“单体建筑节能评价指标体系”作为目标层；“节能与能源利用”、“节能与室内环境”、“节能与水资源利用”、“节能与建筑材料选择”作为准确层；每个准确层又包含3个因素的指标层。

1.2评价指标权重分析

1.2.1建立判断矩阵采用层次分析法(AHP)中的几何平均法[12]进行指标权重的计算与分析。对节能评价指标体系准确层中的4个指标建立判断矩阵，用比较标度来定量化判断矩阵，层次分析法(AHP)中一般采用1~9的比较标度。根据判断矩阵理论求出判断矩阵的最大特征值以及所对应的特征向量，并采用随机一致性比率对所建立的判断矩阵进行一致性检验，随机一致性比率。 单体建筑节能评价指标判断矩阵及其最大特征值如表1所示，结果显示，CR=0.057＜0.1，表明判断矩阵通过了一致性检验，所建立的矩阵符合要求。

1.2.2指标权重计算与分析根据层次分析法(AHP)中的几何平均法，对评价指标体系中的指标进行权重计算：权重值的大小反应了“节能与能源利用”、“节能与室内环境”、“节能与水资源利用”、“节能与建筑材料选择”在评价指标体系中所占的比重，权重值越大说明在评价指标体系中越重要。从表2中可以看出，节能与能源利用的权重最大，说明在单体建筑节能评价指标中节能与能源利用评价指标最重要。

2实例分析

以甘肃省民勤县张麻新村的生态农宅为实例，对所建立的单体建筑节能评价指标体系进行研究分析。

2.1节能与能源利用生态农宅采用以太阳能、沼气等可再生能源为主的用能方式，并且其围护结构外墙敷设厚度为60mm、导热系数为0.03W/(m•K)的挤塑板保温材料，窗户采用双层中空玻璃。对生态农宅与传统农宅在冬季采暖季的实际用能情况进行测试，并将测试结果换算为标煤(单位为kg)，结果如表3所示，实际用能情况如图2和图3所示。由表示3可知，不同于传统农宅，生态农宅在冬季采暖季利用了太阳能和沼气可再生能源，摒弃了传统的秸秆和薪柴供能。经计算在冬季采暖季生态农宅比传统农宅少用了86.6%的煤，同时减少排放二氧化碳14.1t。

2.2节能与室内环境

2.2.1室内热湿环境在冬季采暖季对生态农宅和传统农宅室内相关参数进行测试，结果显示冬季室外最低温度达到-16℃时，生态农宅室内平均温度为14℃，符合GB/T50824—2013《农村居住建筑节能设计标准》中冬季严寒与寒冷地区室内计算温度[13]。据研究表明，当室外环境温度越低，人对冷环境的适应性就越强，对偏热环境的适应性就越差[14]，对当地生态农宅进行问卷调查发现，室外温度很低时生态农户室内温度仍然感觉适宜，满足热舒适性。生态农宅和传统农宅在保证相同室内热环境指标的情况下，计算生态农宅的节能率。

2.2.2室内空气质量对生态农宅室内空气质量相关参数进行测试，鉴于部分参数测试浓度为体积浓度，故将国标中规定相关参数的质量浓度换算为体积浓度，并将实际测试参数值与国标参数值进行对比，结果如表4所示。结果显示在冬季采暖季生态农宅单体住宅建筑室内空气质量满足国家标准要求。

2.2.3室内光环境生态农宅单体住宅建筑户型如图4所示，建筑东北朝向，经过计算窗墙面积比为0.13，小于JGJ26—2010《严寒与寒冷地区居住建筑节能设计标准》中规定的严寒地区住宅建筑朝向为北“(北”代表从北偏东小于60°至北偏西小于60°的范围)时窗墙面积比的限值0.25[15]，该生态农宅单体住宅建筑在充分满足采光条件的前提下符合建筑布局与节能设计要求。

2.3节能与水资源利用一直以来寒旱地区农村水资源能耗问题十分突出，主要表现在两个方面：一是天然降水的流失，二是水资源有效利用率低。基于以上两个问题，当地政府和农民均采取了一些有效利用水资源的措施，首先当地政府对农民用水按月收取了一定的费用，对于提高农民节水意识具有积极的作用，使得之前农民无节制的使用水资源变为有计划充分利用水资源，其次生态农宅的屋顶设计为坡屋顶，便于对雨雪水进行收集，收集的雨雪水存储在蓄水池中，平常用于农宅中牲畜饮水和沼气池发酵。同时对生态农宅中的生活污水进行收集处理，处理后的污水用于平时沼气池发酵和绿化。

2.4节能与建筑主体材料选择目前，农村住宅建筑主体材料多以黏土或者红砖为主，在生产过程中毁坏大量的耕地，且能耗大，产生大量的二氧化碳，而且农民环保装修意识淡薄，大多数使用价格低廉且环保不达标的装修材料，致使室内空气质量差。而生态农宅建筑主体材料采用烧结粘土砖，建筑物自重比采用普通砖减轻了30%左右，节约黏土20%~30%，节省燃料10%~20%，墙体施工功效提高了40%，同时，也提高了建筑物围护结构的隔热隔声性能。相同的热工性能要求下，用空心砖砌筑的墙体厚度比用实心砖砌筑的墙体减薄半砖左右。生态农宅的墙体围护结构，地面装修均采用环保低能耗材料，同时室内吊灯都采用了节能照明灯。

3结论

(1)以寒旱地区单体建筑为研究对象，结合国内外绿色建筑评价指标体系标准，从节能与能源利用、节能与室内环境、节能与水资源利用、节能与建筑主体材料选择四个方面建立了多目标、多层次、多因素的单体建筑节能评价指标体系，对促进农村建筑健康、快速发展具有重要的理论和实践意义。(2)以甘肃省民勤县张麻新村生态农宅为实例，在冬季采暖季对生态农宅的用能情况和室内环境的相关参数进行了测试，并阐述了生态农宅水资源利用和建筑主体材料选择情况；结果表明在冬季采暖季生态农宅合理利用了太阳能、生物质能等可再生能源，比传统农宅少用了86.6%的煤，同时减少排放二氧化碳14.1t，生态农宅的可再生能源利用率为36.7%，节能率达到85.2%，符合本文中建立的单体建筑节能评价指标体系，同时说明所建立的节能评价指标体系实际可行。

参考文献：

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[5]战乃岩,徐玥,李灿,等.简析国内外建筑节能指标评价体系研究现状[J].建筑节能,2015,(4):96-99.

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[13]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T50824-2013,农村居住建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[14]曹彬,朱颖心,欧阳沁,等.北京地区冬季室内人体热舒适性及热适应性调查[J].暖通空调,2010,(5):98-101.

[15]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ26—2010,严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

作者：王春龙 王娜 李金平 李修真 单位：兰州理工大学 西部能源与环境研究中心 西北低碳城镇支撑技术协同创新中心