绿色建筑节能技术在典型公共建筑运行中碳减排潜力评估

采用基于建筑物理模型的方法来模拟建筑的能耗强度。基于建筑物理模型的方法是使用建筑模拟软件建立建筑的物理模型并完成数值分析。本文研究对象为办公建筑和酒店，它们的运行时间表有显著差异。此外，考虑到不同气候区之间的差异和影响，选取我国夏热冬冷和寒冷气候区为代表，建立上海和哈尔滨办公建筑和酒店的典型模型。使用DesignBuilder建立典型建筑模型，如图3所示。模型的几何参数如表1所示。由于办公建筑和酒店的人员、照明和内部设备的运行时间表不同，且对建筑能耗影响很大，因此，参照GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》（以下简称GB 50189—2015）设置模拟时间表，如图4（办公建筑）和图5（酒店）所示。基于典型建筑模型，使用EnergyPlus模拟不同绿色建筑技术情景下的建筑能耗强度，并用GB/T51161—2016《民用建筑能耗标准》中的限值进行校准，

绿色建筑技术情景设置

GB/T 50378—2019从安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居、提高和创新6个方面设置了不同的控制项和评分项，具体到节能技术层面来说包括建筑围护结构改造、暖通空调设备能效提升、采光、自然通风等。本文模拟了8种主要技术情景的建筑能耗，与GB 50189—2015中描述的基准情景相比较，评估不同情景下的节能减排潜力。

现阶段，GB 50189—2015在我国建筑节能设计中得到广泛应用。以GB 50189—2015中描述的建筑能耗水平作为评估绿色建筑技术运行碳减排潜力的基准情景。基准情景下上海和哈尔滨办公建筑和酒店的模型参数如表5所示。根据参数设置，使用EnergyPlus模拟基准情景下的建筑能耗强度。

GB/T 50378—2019将绿色建筑划分为基本级、一星级、二星级和三星级。满足标准中全部控制项的建筑划分为绿色建筑基本级。从节能与能源利用的角度出发，GB/T 50378—2019控制项与GB 50189—2015要求大致相似。不同的是，GB/T 50378—2019控制项第7.1.3条要求根据建筑空间功能分区设置分区温度，合理降低室内过渡区空间的温度设定标准。第7.1.4条要求公共区域的照明系统应采用分区、定时、感应等节能控制；采光区域的照明控制应独立于其他区域的照明控制。由此设置绿色建筑基本级情景，对典型模型划分内外区并设置不同的室内温度值及不同的照明控制时刻表。

考虑到建筑围护结构的节能设计，GB/T 50378—2019规定三星级绿色建筑围护结构的热工性能应至少比GB50189—2015高20%。围护结构改造情景可以将建筑围护结构的传热系数比基准情景降低20%。

GB/T 50378—2019第7.2.5条规定：绿色建筑供暖空调系统的冷、热源机组能效均优于现行国家标准GB 50189的规定及现行有关国家标准能效限定值的要求，冷水（热泵）机组性能系数提高12%可得满分，燃气锅炉热效率提高4%可得满分。第7.2.6条规定：绿色建筑应采取有效措施降低供暖空调系统的末端系统及输配系统的能耗，其中要求通风空调系统风机的单位风量耗功率比现行国家标准GB 50189的规定低20%。

依据上述规定设置暖通空调设备能效提升情景，在基准情景上将建筑冷水机组COP提高12%，燃气锅炉热效率提高4%，风机效率提高20%。

为营造舒适的室内光环境，GB/T 50378—2019第5.2.8条规定绿色建筑应充分利用天然光，公共建筑内区采光系数满足采光要求的面积比例达到60%。从节能角度出发，第7.2.7条规定主要功能房间的照明功率密度达到现行国家标准GB 50034—2013《建筑照明设计标准》规定的目标值，采光区域的人工照明随天然光照度变化自动调节。因此，根据GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中的目标值，在EnergyPlus中添加自然采光模块，并将照明功率密度分别降低到8 W/m²（办公建筑）和6 W/m²（酒店）来设置自然采光情景。

为了营造健康舒适的室内热环境，GB/T 50378—2019要求绿色建筑应优化建筑空间布局，提高自然通风效果。在基准情景上增设自然通风，采用室外温度控制，相应比例地降低室内新风的机械送风量。自然通风换气次数设置为2 h^-1。

遮阳的作用是避免太阳直接辐射进入房间，导致过度的热量吸收和眩光。GB/T 50378—2019第5.2.11条规定绿色建筑应设置可调节遮阳设施，改善室内热舒适。可调节遮阳设施面积占外窗透明部分比例超过55%得满分。以此为依据，在基准情景的模型中增设可调外遮阳百叶，随太阳辐射量进行控制调节，以减少室内的太阳辐射得热量。

GB/T 50378—2019第7.2.9条规定绿色建筑应结合当地气候和自然资源条件合理利用可再生能源。可再生能源在建筑中的利用主要集中在太阳能、地热能和风能上。在可再生能源利用情景下，暖通空调冷热源系统被地源热泵替代。此外，太阳能光伏发电在建筑总用电量中占4%。

以上2.2～2.8节中各情景的技术要求对应为GB/T50378—2019中三星级绿色建筑的技术要求，为体现绿色建筑技术的综合性能，定义三星级绿色建筑技术综合情景为上述7种情景的结合，涵盖以上所有三星级绿色建筑技术。