《建筑性能评价指标研究3100字》

建筑性能评价指标研究综述建筑的光热环境、风环境对建筑节能有极大影响，本文着重研究建筑室内光环境对建筑性能的影响，建筑能耗能体现建筑节能水平，以下对有关光环境舒适度及建筑能耗的评价指标展开研究。1.1光环境舒适度评价指标在所有与光环境相关的评价指标中，最基本的量化指标是光照强度，简称照度（Illuminance），单位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强度。在早期的光环境评价指标研究中，以传统的静态采光指标为主。但静态采光指标因定义环境单一；未考虑建筑朝向、地理位置等影响因素；无法根据采光方式及时段变化进行计算等问题存在巨大的局限性[48]。随着研究逐步深入，技术不断发展，提出了一系列更加贴近实际数据、能广泛应用于不同地域、不同时段、不同遮阳方式的动态采光指标：（1）采光系数DaylightFactor（DF）定义：在室内某参考平面上的某一点，由直接或间接地接受来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。两种情况都未涉及直射光，因此计算DF时，天空建模模型只能采用多云、阴天模型。采光系数值恒定小于1，越高代表漫射至参考平面上的天然光越多，但不能表征光环境舒适度的提高。0-2%表征光线不足，需要补充人工照明；2%-5%表征自然采光充足，只在特定时刻需要补充人工照明；>5%表征房间内自然采光光线充足，无需人工照明，但也许会产生眩光现象，引起不适。缺点在于DF采用的是CIE全阴天模型，且定义之初目的在于简要描述需要的采光最小值，无法随光照情境变化而变化，也无法对采光质量作出评价。但因计算公式简洁，目前仍被广泛运用。室内某一点的采光系数C，可按下式计算:(3-1)式中:En——室内照度Ew——室外照度《建筑采光设计标准》GB50033-2013中规定Ⅲ类气候区侧面采光的采光系数标准值不低于3%。（2）采光均匀度UniformityofDaylighting采光均匀度为假定工作面上的采光系数最低值与平均值之比。在照明相关规范中，已对顶部采光的采光均匀度作出不低于0.7的规范，对侧面采光尚未作出数值界定。（3）DaylightAutonomy与ContinuousDaylightAutonomyDA与CDA是衡量全年天然采光质量的指标。DA描述工作面中照度值高于开启人工照明临界值的时刻占全年总时刻的比例，CDA关注的则是低于目标照度所占时间的百分比。这两个指标表明：天然采光无论是否能满足人的需求，对于节能都是有贡献的。通过记录DA与CDA数值可以估算人工照明的使用时长与照明能耗情况。但DA没有对照度值上限进行限制，因此其中包含照度值过高，使用遮阳工具减少天然光射入的时刻。（4）有效自然采光照度百分比UsefulDaylightIlluminance（UDI）DA与CDA不能对采光质量细致地、分段地进行分析，但UDI可以对讨论的数值范围进行限定。经过对天然光适应程度及照明习惯的调查，有研究提出三段指标范围并已得到广泛认可：UDI<100、UDI100-2000、UDI>2000，分别代表自然光照射下，照度值处于小于100lx、在100lx至2000lx之间、大于2000lx的时间占全年总时刻的百分比。照度值小于100lx时，无法达到日常行为所需的光照水平；处于100lx至2000lx之间，可以开展日常行为活动；当高于2000lx时，会产生眩光，有明显不适感。UDI100-2000数值越高，代表自然光利用率高，照明能耗低；UDI>2000数值越高，代表眩光发生概率越高。在不同情境下，可根据设计需要调整UDI取值区间。上述指标中的采光系数与采光均匀度为静态指标，且部分数值已作出明确界定，采光系数3%为必须满足的硬性指标，侧面采光的采光均匀度未作规定。在动态评价指标DA、CDA、UDI中，UDI更能细致的评价光环境质量。除上述几个指标外，常用光环境评价指标还有sDA（SpatialDaylightAutonomy）表征空间中自然采光的年度充足性、ASE（AnnualSunlightExposure）描述空间中每年出现视觉不适的可能性、DGP（DaylightGlareProbability）计算眩光发生概率等。虽然指标计算内容不同，但大都围绕自然采光利用率与光照舒适度展开评价。综上，采用采光均匀度与有效采光系数UDI100-2000为本研究中的光环境优化指标，二者数值越大表明光环境舒适度越佳。1.2建筑能耗评价指标在建筑能耗占据全球总能耗超三分之一的严峻形势下，减少建筑能耗是缓解能源与环境矛盾的必然发展路径，具有重大经济与社会意义。一些发达国家，如欧盟国家、德国、韩国等国较早的关注到了建筑能耗问题，并就超低能耗建筑展开研究，制定相应法规条例。我国积极与各国合作，引进节能技术并在不同气候区城市的实际项目中加以运用，取得了良好效果。广义的建筑能耗计算了建筑全生命周期（包含设计阶段、建造阶段、使用阶段、拆除阶段）的能源消耗，受制于影响因素众多、理想设计状态与实际建造状态差距较大、使用阶段建筑本体及内部暖通系统老化造成能耗增加等因素，广义的建筑能耗无法准确监测及计算。本文中所提到的建筑能耗为狭义的建筑能耗，即建筑运行期间需要由外部输入的能源，包括维持建筑环境的用能（如供暖、制冷、通风、空调和照明等）和各类建筑内活动（如办公、家电、电梯、生活热水等）的用能[49]。因本课题的提出基于光环境与能耗间的制衡关系，光环境对建筑能耗的影响体现在人工照明和采暖制冷两方面，故建筑内部行为活动（如办公、家电、电梯、生活热水等）产生的影响占比较小的能耗忽略不计，以避免建筑内部发热弥补围护结构热工性能不足情况的发生。选取单位面积全年建筑总能耗为建筑能耗优化指标，其数值为单位面积内人工照明、制冷、采暖的能耗总和，能直接表明该建筑的节能水平，反映围护结构对建筑性能的影响。住建部在2015年制定的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》中，结合我国各地区气候特点、建筑形式、生活习惯和用能方式的实际情况，以提高室内环境舒适度为目标，经模拟计算后对不同气候区的能耗技术指标数值作出规定，能耗指标仅计算年供暖、供冷和照明一次能源消耗量，详细数据见表3.2。表3.2超低能耗建筑能耗指标①来源;/wjfb/201511/t20151113_225589.html气候分区严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区能耗指标年供暖需求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为套内使用面积，包括卧室、起居室（厅）、餐厅、厨房、卫生间、过道、储藏室等使用面积的总和；②WDH20（Wet-bulbdegreehours20）为一年中室外湿球温度高于20℃时刻的湿球温度与20℃差值的累计值（单位：kKh）；③DDH28（Dry-bulbdegreehours28）为一年中室外干球温度高于28℃时刻的干球温度与28℃差值的累计值（单位：kKh）。除此之外，我国也针对不同气候区、不同城市、不同建筑类型发布了多部建筑能耗指标的相关标准，除上海市地方标准针对养老机构开展能耗研究，发布《养老机构建筑合理用能指南》（DB31/T1080-2018）外，其他标准中并未涉及养老机构这一建筑类型的能耗约束值及引导值的限定。气候区类型、是否供暖、采暖形式对不同地区建筑能耗影响巨大，因此不同地区标准中的数值借鉴意义不大，目前天津市乃至寒冷地区的养老机构建筑能耗标准研究还处于空白状态。建筑能耗计算方法可分为静态能耗计算法和动态能耗计算法。静态能耗计算法出现在能耗研究初期，由热力学第一定律发展而来，是一种稳态传热计算方法，不考虑围护结构的蓄热效应，适用于简单估算采暖能耗的情况中，缺点是精度差，主要代表方法为度日计算法。度日计算法是将整个采暖期按度日值计算能耗，当建筑物用途及系统恒定时，用这种方法是合理的。随着建筑体量逐渐增大，功能更加丰富，设备系统更加复杂，传统的静态计算法和实际数据出现了极大的差异，动态模拟计算法伴随着计算机技术的发展应运而生。动态模拟能耗计算法是根据建筑所在地区的全年气象数据进行模拟计算的方法，并且将室内人员、设备的能耗数据综合计算，其中代表方法为逐时计算法。这类计算方法精度高，但需建立极为复杂的求解方程。目