0引言

隨著能源問題日益突出，人們對節能工作的關注度不斷提高。建筑是當今社會的用能大戶，第一次石油危機后，建筑節能工作逐漸在各國開展。建筑節能標準是約束建筑能耗的主要手段，最早始于歐美發達國家。

1961年丹麥第一次在（DEN）BR1961《建筑條例》中對建筑節能性能作出了規定，對建筑圍護結構的性能提出了要求。美國自20世紀70年代以來形成了以 《Energy standard forbuildings except low-rise residential buildings》（簡稱ASHRAE Standard 90.1標準）[1]和IECC標準[2]為基礎的美國建筑節能標準體系。建筑節能標準一般通過對建筑中圍護結構、暖通空調系統等組成部件提出指標要求，從而約束建筑能耗水平。

然而隨著多樣化建筑和個性化建筑的逐漸增多，傳統的指標方法難以適用于這些建筑，不拘泥于單項指標的性能化評價方法得到了越來越多的應用。性能化評價方法從建筑整體性能出發對其節能性進行評價，具有較高的靈活性，目前我國建筑節能標準中使用的圍護結構熱工性能權衡判斷方法就是一種性能化評價方法。

圍護結構熱工性能權衡判斷方法在GB50189-2005《公共建筑節能設計標準》[3]（以下簡稱2005年版《標準》）被推薦應用，然而由于方法相對復雜、難度較高等原因在實際使用中存在較多問題，因此對圍護結構性能化評價方法進行研究十分必要。

1性能化評價方法的應用現狀

1.1國內外性能化評價方法在標準中的應用現狀

不同國家和地區的性能化評價方法存在較大差異。以美國ASHRAE Standard 90.1標準和我國香港地區標準[4]為代表的大部分性能化評價方法考慮包含圍護結構、暖通空調系統、生活熱水系統、照明系統在內的建筑整體能耗，對建筑整體節能性進行評價，但不同國家和地區的方法采用的參照建筑基準系統、建筑模型參數配置原則和計算結果對比基準均不相同。美國ASHRAE Standard90.1標準提供了11種參照建筑基準系統，根據設計建筑的冷熱源形式和建筑類型進行匹配選取，我國香港地區以風機盤管系統作為唯一的基準系統。

美國使用的方法對建筑模型參數配置規定較詳細，提供了冷熱源、輸配系統等設備的參數選取原則和運行配置方案，而我國香港地區使用的方法僅對設備效率限值提出了要求。美國以建筑全年能耗費用作為性能化評價結果的對比基準，而我國香港地區以建筑全年耗電量作為對比基準。

由于我國性能化評價方法研究起步較晚，研究成果較少，難以確定適用于我國的暖通空調基準系統和參數配置原則，同時考慮暖通空調系統能耗計算的復雜性及可操作性，避免影響圍護結構的節能性能要求，2005年版《標準》中的性能化評價方法僅限于圍護結構熱工性能權衡判斷。建筑圍護結構熱工性能的權衡判斷方法規定建筑的外墻、屋面、外窗等圍護結構的熱工性能可相互補償。該方法以建筑能耗模擬軟件為計算工具，建立和設計建筑相對應的參照建筑作為對比建筑，規定參照建筑模型的圍護結構熱工性能參數均取標準規定的限值，參照建筑的其他信息和設計建筑完全相同，該方法未考慮暖通空調系統的性能，模擬計算中統一將建筑模型的暖通空調系統設為風機盤管加新風系統，僅為得到相同條件下設計建筑和參照建筑的能耗。該方法提供了模擬計算所需的建筑運行時間表、人員在室率、照明時間表和空調運行時間表等信息。

我國各地區居住建筑節能標準中也提供了圍護結構熱工性能權衡判斷方法的內容。圍護結構熱工性能的權衡判斷方法是我國建筑節能標準發展、完善的重要嘗試。

1.2 2005年版《標準》圍護結構性能化評價方法存在的主要問題

1.2.1建筑能耗模擬軟件問題

2005年版《標準》中圍護結構性能化評價方法僅規定以建筑能耗模擬軟件為計算工具，但未對軟件的具體功能和類型進行要求，導致軟件類型不統一，不同地區和不同設計人員采用不同軟件得到的計算結果往往不一致。

國際上認可度較高的能耗模擬軟件主要有美國 的eQUEST,BLAST,DOE-2,EnergyPlus,TRNSYS和英國的ESP-r等，但很多軟件尚不完善，不具備計算各類系統的能力，現有方法未對軟件提出準入標準的要求。且不同的能耗模擬軟件的功能有差異，設定參數難以統一，導致使用不同軟件計算結果差異較大，難以保證評價結果的一致性[5].

1.2.2方法使用及建筑模型參數問題

原有圍護結構性能化評價方法未對圍護結構熱工性能提出最低限值要求，任何不滿足標準圍護結構限值要求的建筑均可使用性能化評價方法，造成建筑設計存在過弱環節和方法上的漏洞。

圍護結構性能化評價方法對建筑模型各參數的規定不具體，參數及運行策略如何設置目前尚不明確，導致不同設計人員對建筑參數的理解不同，計算結果有差異。例如現有方法按照全年供冷供熱進行計算，與實際情況不符，導致計算結果不準確，同時實際使用中存在參數設置未規范化的情況，影響了性能化評價方法的應用。

1.2.3計算結果比較基準問題

圍護結構性能化評價方法規定比較參照建筑和實際建筑的供暖和空調能耗，字面上理解是比較建筑能耗，但標準中未給出設備效率值，實際上比較的是建筑耗熱量和需冷量，將建筑冷熱負荷的絕對值相加作為比較依據，會導致不同理解下的結果存在誤差。

2圍護結構權衡判斷方法的改進與完善

圍護結構性能化評價方法經過幾年來的大規模應用，暴露出一些不完善之處，主要體現在計算參數要求不明確、方法使用不規范和設計人員理解不透徹幾方面，造成方法使用上存在漏洞。

為解決上述問題，提高方法的使用效率和一致性，在GB 50189-2015《公共建筑節能設計標準》（以下簡稱2015年版《標準》）修訂過程中，對方法的計算軟件、使用準入條件、參數配置詳細規定、計算結果對比基準等內容進行了研究，并在標準中予以體現。改進與完善的主要內容如下。

2.1方法計算準入條件

為防止建筑圍護結構熱工性能存在過弱環節，設定進行建筑圍護結構熱工性能權衡判斷計算的準入條件，規定建筑首先應符合相應的性能限制要求，不符合時，必須采取措施提高相應熱工設計參數，使其達到準入條件后方可進行性能化評價。

2.2軟件功能基本要求

針對方法原本規定不完善的地方進行了補充和完善，對圍護結構性能化計算采用的軟件提出了功能要求，規定軟件全年逐時負荷計算、對建筑模擬的精度和計算方法必須滿足相應的功能需求，從而使方法使用的計算軟件必須達到一定的技術條件，避免了軟件功能差異過大導致的計算結果不準確。標準修訂明確了建筑圍護結構熱工性能權衡判斷應使用權衡判斷計算軟件，并對權衡判斷計算軟件進行了要求。

建筑圍護結構熱工性能權衡判斷計算應采用能按照本標準要求自動生成參照建筑計算模型的專用計算軟件，避免人為改動的可能。軟件應具有以下功能：1）每年8 760h逐時負荷計算；2）分別定義工作日和節假日室內人員數量、照明功率、設備功率、室內溫度、供暖和空調系統運行時間；3）考慮建筑圍護結構的蓄熱性能；4）計算10個以上建筑分區；5）直接生成建筑圍護結構熱工性能權衡判斷計算報告。

2.3條文規定及參數設置

2015年版《標準》修訂工作中擴大了標準條文中性能指標的規定范圍，即性能指標規定可以覆蓋更多建筑，減少設計中作權衡判斷的機會，同時對性能化評價方法各計算參數的設置提供了更明確的要求，統一了參數，有利于方法的規范化應用，減少技術上的不明確之處，同時也就減少了作弊的空間。

建筑圍護結構熱工性能權衡判斷計算報告應該包含設計建筑和參照建筑的基本信息：建筑面積、層數、層高、地點以及窗墻面積比，外墻傳熱系數、外窗傳熱系數、太陽得熱系數等詳細參數和構造，照明功率密度、設備功率密度、人員密度、建筑運行時間表、房間供暖設定溫度、房間供冷設定溫度等室內計算參數等初始信息，建筑累計熱負荷、累計冷負荷、全年供熱能耗量、空調能耗量、供熱和空調總耗電量、權衡判斷結論等。

為了保證計算結果的準確性，對權衡判斷計算涉及到的軟件固化參數、基礎參數等信息進行了研究，并對方法中使用的參數進行了完善。主要包括典型氣象參數、空間劃分和建筑基礎參數，并對參照建筑提出了更明確的規定要求。

2.4計算結果對比基準

規定方法性能化評價應以參照建筑和設計建筑的供暖和空調總耗電量作為判斷的依據，建筑供暖耗煤量和耗氣量應折算為等效耗電量。同時提供完整的全年供暖和空調耗電量的計算方法和計算公式，明確計算結果對比單位，使計算結果更符合常規統計習慣，同時以建筑節能性作為評價目標。最后給出建筑圍護結構熱工性能判斷表這一規范化的結果輸出形式。

計算設計建筑和參照建筑全年供暖和空調總耗電量時，空調系統冷源應采用電驅動冷水機組；嚴寒地區、寒冷地區供暖系統熱源應采用燃煤鍋爐；夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區、溫和地區供暖系統熱源應采用燃氣鍋爐，并按下式計算：

式（1）~（4）中E為建筑物供暖和供冷總耗電量，kW·h/m2;EH為建筑物供熱耗電量，kW·h/m2;EC為建筑物供冷耗電量，kW·h/m2;QC為全年累計耗冷量（通過動態模擬軟件計算得到），kW·h;A為總建筑面積，m2;COPST為供冷系統綜合性能系數，取2.50;QH為全年累計耗熱量（通過動態模擬軟件計算得到），kW·h;η1為熱源為燃煤鍋爐的供暖系統綜合效率，取0.60;q1為標準煤熱值，取8.14kW·h/kg;q2為上年度國家統計局發布的發電煤耗，kg/（kW·h）;η2為熱源為燃氣鍋爐的供暖系統綜合效率，取0.75;q3為天然氣熱值，取9.87kW·h/m3;φ為天然氣的折標系數，取1.21kg/m3.

2015年版《標準》對現有方法存在的漏洞進行了研究和完善，解決了方法研究和使用中的問題，對方法計算軟件、方法計算準入條件、計算參數配置說明和計算結果對比基準都給予了明確規定。通過對圍護結構熱工性能權衡判斷方法的進一步研究，明確了方法使用的規定，減少了因規定不明確導致的計算錯誤和方法使用中的漏洞。

建筑的性能化評價方法是當前全球建筑節能領域中的焦點，是建筑節能標準不斷提高和完善的重要工具，使得建筑節能標準更人性化和更加可執行。將暖通空調系統納入建筑性能化評價方法中是未來的方向，但基準系統、比較標準、評價工具等問題還需要進行更為深入的探討和研究。性能化評價方法是我國建筑節能技術的創新和突破，在今后的研究和應用中，應不斷發現問題、解決問題，在實踐中發現問題，在研究中解決問題，二者相輔相成，不斷推進方法的應用和發展，力爭在標準的下一次修訂中納入包含暖通空調系統的建筑性能化評價方法。

3結論

2015年版《標準》對原有圍護結構熱工性能權衡判斷方法進行了完善和改進，主要改進內容為：

1）改進方法學。明確以全年供暖和空調能耗之和作為判斷標準，體現供冷供熱消耗能源的品位差別，提供由累計耗熱（冷）量計算能耗的簡化方法。

2）完善基礎參數，提高計算結果的一致性。提供計算所需更為完善的基礎數據，對軟件默認參數進行統一。對輸入和輸出參數進行檢查，明確要求應使用權衡判斷計算軟件，提高計算的透明度和計算結果的一致性。

3）減少權衡判斷的使用。提供完整的不同窗墻面積比下的規定性指標，禁止對體形系數不達標情況和乙類建筑使用權衡判斷。

4）保證圍護結構性能的最低要求。設置進行權衡判斷圍護結構的最低要求，防止圍護結構出現過弱環節。通過對權衡判斷方法的完善和改進，提高了建筑圍護結構熱工性能權衡判斷計算的科學性、合理性、準確性和透明度，提高了標準的技術水平，更有利于應用和推廣。