《建筑性能評(píng)價(jià)指標(biāo)研究3100字》

建筑性能評(píng)價(jià)指標(biāo)研究綜述建筑的光熱環(huán)境、風(fēng)環(huán)境對(duì)建筑節(jié)能有極大影響，本文著重研究建筑室內(nèi)光環(huán)境對(duì)建筑性能的影響，建筑能耗能體現(xiàn)建筑節(jié)能水平，以下對(duì)有關(guān)光環(huán)境舒適度及建筑能耗的評(píng)價(jià)指標(biāo)展開研究。1.1光環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)在所有與光環(huán)境相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，最基本的量化指標(biāo)是光照強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱照度（Illuminance），單位Lux或lx，用于指示自然采光或人工照明入射到工作面上的光的強(qiáng)度。在早期的光環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)研究中，以傳統(tǒng)的靜態(tài)采光指標(biāo)為主。但靜態(tài)采光指標(biāo)因定義環(huán)境單一；未考慮建筑朝向、地理位置等影響因素；無(wú)法根據(jù)采光方式及時(shí)段變化進(jìn)行計(jì)算等問(wèn)題存在巨大的局限性[48]。隨著研究逐步深入，技術(shù)不斷發(fā)展，提出了一系列更加貼近實(shí)際數(shù)據(jù)、能廣泛應(yīng)用于不同地域、不同時(shí)段、不同遮陽(yáng)方式的動(dòng)態(tài)采光指標(biāo)：（1）采光系數(shù)DaylightFactor（DF）定義：在室內(nèi)某參考平面上的某一點(diǎn)，由直接或間接地接受來(lái)自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時(shí)刻該天空半球在室外無(wú)遮擋水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度之比。兩種情況都未涉及直射光，因此計(jì)算DF時(shí)，天空建模模型只能采用多云、陰天模型。采光系數(shù)值恒定小于1，越高代表漫射至參考平面上的天然光越多，但不能表征光環(huán)境舒適度的提高。0-2%表征光線不足，需要補(bǔ)充人工照明；2%-5%表征自然采光充足，只在特定時(shí)刻需要補(bǔ)充人工照明；>5%表征房間內(nèi)自然采光光線充足，無(wú)需人工照明，但也許會(huì)產(chǎn)生眩光現(xiàn)象，引起不適。缺點(diǎn)在于DF采用的是CIE全陰天模型，且定義之初目的在于簡(jiǎn)要描述需要的采光最小值，無(wú)法隨光照情境變化而變化，也無(wú)法對(duì)采光質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。但因計(jì)算公式簡(jiǎn)潔，目前仍被廣泛運(yùn)用。室內(nèi)某一點(diǎn)的采光系數(shù)C，可按下式計(jì)算:(3-1)式中:En——室內(nèi)照度Ew——室外照度《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50033-2013中規(guī)定Ⅲ類氣候區(qū)側(cè)面采光的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值不低于3%。（2）采光均勻度UniformityofDaylighting采光均勻度為假定工作面上的采光系數(shù)最低值與平均值之比。在照明相關(guān)規(guī)范中，已對(duì)頂部采光的采光均勻度作出不低于0.7的規(guī)范，對(duì)側(cè)面采光尚未作出數(shù)值界定。（3）DaylightAutonomy與ContinuousDaylightAutonomyDA與CDA是衡量全年天然采光質(zhì)量的指標(biāo)。DA描述工作面中照度值高于開啟人工照明臨界值的時(shí)刻占全年總時(shí)刻的比例，CDA關(guān)注的則是低于目標(biāo)照度所占時(shí)間的百分比。這兩個(gè)指標(biāo)表明：天然采光無(wú)論是否能滿足人的需求，對(duì)于節(jié)能都是有貢獻(xiàn)的。通過(guò)記錄DA與CDA數(shù)值可以估算人工照明的使用時(shí)長(zhǎng)與照明能耗情況。但DA沒(méi)有對(duì)照度值上限進(jìn)行限制，因此其中包含照度值過(guò)高，使用遮陽(yáng)工具減少天然光射入的時(shí)刻。（4）有效自然采光照度百分比UsefulDaylightIlluminance（UDI）DA與CDA不能對(duì)采光質(zhì)量細(xì)致地、分段地進(jìn)行分析，但UDI可以對(duì)討論的數(shù)值范圍進(jìn)行限定。經(jīng)過(guò)對(duì)天然光適應(yīng)程度及照明習(xí)慣的調(diào)查，有研究提出三段指標(biāo)范圍并已得到廣泛認(rèn)可：UDI<100、UDI100-2000、UDI>2000，分別代表自然光照射下，照度值處于小于100lx、在100lx至2000lx之間、大于2000lx的時(shí)間占全年總時(shí)刻的百分比。照度值小于100lx時(shí)，無(wú)法達(dá)到日常行為所需的光照水平；處于100lx至2000lx之間，可以開展日常行為活動(dòng)；當(dāng)高于2000lx時(shí)，會(huì)產(chǎn)生眩光，有明顯不適感。UDI100-2000數(shù)值越高，代表自然光利用率高，照明能耗低；UDI>2000數(shù)值越高，代表眩光發(fā)生概率越高。在不同情境下，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要調(diào)整UDI取值區(qū)間。上述指標(biāo)中的采光系數(shù)與采光均勻度為靜態(tài)指標(biāo)，且部分?jǐn)?shù)值已作出明確界定，采光系數(shù)3%為必須滿足的硬性指標(biāo)，側(cè)面采光的采光均勻度未作規(guī)定。在動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)DA、CDA、UDI中，UDI更能細(xì)致的評(píng)價(jià)光環(huán)境質(zhì)量。除上述幾個(gè)指標(biāo)外，常用光環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)還有sDA（SpatialDaylightAutonomy）表征空間中自然采光的年度充足性、ASE（AnnualSunlightExposure）描述空間中每年出現(xiàn)視覺(jué)不適的可能性、DGP（DaylightGlareProbability）計(jì)算眩光發(fā)生概率等。雖然指標(biāo)計(jì)算內(nèi)容不同，但大都圍繞自然采光利用率與光照舒適度展開評(píng)價(jià)。綜上，采用采光均勻度與有效采光系數(shù)UDI100-2000為本研究中的光環(huán)境優(yōu)化指標(biāo)，二者數(shù)值越大表明光環(huán)境舒適度越佳。1.2建筑能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)在建筑能耗占據(jù)全球總能耗超三分之一的嚴(yán)峻形勢(shì)下，減少建筑能耗是緩解能源與環(huán)境矛盾的必然發(fā)展路徑，具有重大經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義。一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如歐盟國(guó)家、德國(guó)、韓國(guó)等國(guó)較早的關(guān)注到了建筑能耗問(wèn)題，并就超低能耗建筑展開研究，制定相應(yīng)法規(guī)條例。我國(guó)積極與各國(guó)合作，引進(jìn)節(jié)能技術(shù)并在不同氣候區(qū)城市的實(shí)際項(xiàng)目中加以運(yùn)用，取得了良好效果。廣義的建筑能耗計(jì)算了建筑全生命周期（包含設(shè)計(jì)階段、建造階段、使用階段、拆除階段）的能源消耗，受制于影響因素眾多、理想設(shè)計(jì)狀態(tài)與實(shí)際建造狀態(tài)差距較大、使用階段建筑本體及內(nèi)部暖通系統(tǒng)老化造成能耗增加等因素，廣義的建筑能耗無(wú)法準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)及計(jì)算。本文中所提到的建筑能耗為狹義的建筑能耗，即建筑運(yùn)行期間需要由外部輸入的能源，包括維持建筑環(huán)境的用能（如供暖、制冷、通風(fēng)、空調(diào)和照明等）和各類建筑內(nèi)活動(dòng)（如辦公、家電、電梯、生活熱水等）的用能[49]。因本課題的提出基于光環(huán)境與能耗間的制衡關(guān)系，光環(huán)境對(duì)建筑能耗的影響體現(xiàn)在人工照明和采暖制冷兩方面，故建筑內(nèi)部行為活動(dòng)（如辦公、家電、電梯、生活熱水等）產(chǎn)生的影響占比較小的能耗忽略不計(jì)，以避免建筑內(nèi)部發(fā)熱彌補(bǔ)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能不足情況的發(fā)生。選取單位面積全年建筑總能耗為建筑能耗優(yōu)化指標(biāo)，其數(shù)值為單位面積內(nèi)人工照明、制冷、采暖的能耗總和，能直接表明該建筑的節(jié)能水平，反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑性能的影響。住建部在2015年制定的《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）（居住建筑）》中，結(jié)合我國(guó)各地區(qū)氣候特點(diǎn)、建筑形式、生活習(xí)慣和用能方式的實(shí)際情況，以提高室內(nèi)環(huán)境舒適度為目標(biāo)，經(jīng)模擬計(jì)算后對(duì)不同氣候區(qū)的能耗技術(shù)指標(biāo)數(shù)值作出規(guī)定，能耗指標(biāo)僅計(jì)算年供暖、供冷和照明一次能源消耗量，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3.2。表3.2超低能耗建筑能耗指標(biāo)①來(lái)源;/wjfb/201511/t20151113_225589.html氣候分區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)溫和地區(qū)能耗指標(biāo)年供暖需求kWh/m2a≤18≤15≤5年供冷需求kWh/m2a≤3.5+2.0×WDH20②+2.2×DDH28③年供暖、供冷和照明一次能源消耗量≤60kWh/m2a(或7.4kgce/m2a)注：①表中m2為套內(nèi)使用面積，包括臥室、起居室（廳）、餐廳、廚房、衛(wèi)生間、過(guò)道、儲(chǔ)藏室等使用面積的總和；②WDH20（Wet-bulbdegreehours20）為一年中室外濕球溫度高于20℃時(shí)刻的濕球溫度與20℃差值的累計(jì)值（單位：kKh）；③DDH28（Dry-bulbdegreehours28）為一年中室外干球溫度高于28℃時(shí)刻的干球溫度與28℃差值的累計(jì)值（單位：kKh）。除此之外，我國(guó)也針對(duì)不同氣候區(qū)、不同城市、不同建筑類型發(fā)布了多部建筑能耗指標(biāo)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，除上海市地方標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)養(yǎng)老機(jī)構(gòu)開展能耗研究，發(fā)布《養(yǎng)老機(jī)構(gòu)建筑合理用能指南》（DB31/T1080-2018）外，其他標(biāo)準(zhǔn)中并未涉及養(yǎng)老機(jī)構(gòu)這一建筑類型的能耗約束值及引導(dǎo)值的限定。氣候區(qū)類型、是否供暖、采暖形式對(duì)不同地區(qū)建筑能耗影響巨大，因此不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值借鑒意義不大，目前天津市乃至寒冷地區(qū)的養(yǎng)老機(jī)構(gòu)建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)研究還處于空白狀態(tài)。建筑能耗計(jì)算方法可分為靜態(tài)能耗計(jì)算法和動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算法。靜態(tài)能耗計(jì)算法出現(xiàn)在能耗研究初期，由熱力學(xué)第一定律發(fā)展而來(lái)，是一種穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算方法，不考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱效應(yīng)，適用于簡(jiǎn)單估算采暖能耗的情況中，缺點(diǎn)是精度差，主要代表方法為度日計(jì)算法。度日計(jì)算法是將整個(gè)采暖期按度日值計(jì)算能耗，當(dāng)建筑物用途及系統(tǒng)恒定時(shí)，用這種方法是合理的。隨著建筑體量逐漸增大，功能更加豐富，設(shè)備系統(tǒng)更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的靜態(tài)計(jì)算法和實(shí)際數(shù)據(jù)出現(xiàn)了極大的差異，動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算法伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。動(dòng)態(tài)模擬能耗計(jì)算法是根據(jù)建筑所在地區(qū)的全年氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算的方法，并且將室內(nèi)人員、設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)綜合計(jì)算，其中代表方法為逐時(shí)計(jì)算法。這類計(jì)算方法精度高，但需建立極為復(fù)雜的求解方程。目