309英国住宅能耗计算及能效标识方法

英国住宅能耗计算及能效标识方法杨玉兰123李百战12姚润明31重庆大学城市建设与环境工程学院2重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室3英国雷丁大学建筑管理与工程学院摘要：随着我国建筑节能事业的推进，建筑能效标识得到我国相关政府部门和各界人士的关注。在此背景下，了解发达国家的建筑能效标识方法对建立我国建筑能效标识方法很有参考意义。建筑能效标识也是2003年1月正式执行的欧盟建筑能效指令（EnergyPerformanceofBuildingsDirective）的重要内容之一。当前欧盟各成员国均在该建筑能效指令的框架内制定和执行相应的建筑节能政策。英国是执行建筑能效指令比较积极的欧盟成员国之一。标准评价程序SAP2005已经被英国政府正式采纳为英国住宅能耗计算及能效标识方法。本文简要介绍标准评价程序SAP2005能耗计算和能效标识方法，目的是为我国建筑能效标识制度及方法提供参考。关键词：能效标识，建筑节能，StandardAssessmentProcedure,SAP20051引言自上世纪80年代以来，我国政府陆续颁布了不少建筑节能标准，如《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—95)[1]、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）[2]、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ75-2003）[3]、《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）[4]、《采暖居住建筑节能检验标准》（JGJ132-2001）[5]、《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）[6]、《民用建筑能耗数据采集标准》（JGJ/T154-2007）[7]、《民用建筑热工设计规范》（GB50176－93）[8]、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)[9]、《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411-2007)[10]等。迄今为止，我国已经初步建立了在1980年标准基础上节能50%为目标的建筑节能设计标准体系。国家相关文件规定，新建建筑全面严格执行50%节能标准，四个直辖市和北方严寒、寒冷地区实施新建建筑节能65%的标准。在消耗大量能源，废弃大量资源的建筑领域，推进建筑节能的手段包括：开发和普及具体的技术手段、制定相关政策、加强宣传教育等，而最为有效的方法则是引入基于评价体系的市场机制。建筑能效标识是市场经济条件下政府实施建筑节能管理、提高终端能源利用效率、规范建筑市场的一项重要而有效的措施。建筑能效标识制度的实施，不但能提高终端用能设备能源效率，减缓能源需求增长势头，而且还能减少温室气体排放，具有明显的经济和社会效益。目前，建筑能效标识工作得到我国政府相关部门高度重视，有关部门正在组织筹划建立和实施我国的建筑能效标识制度和方法。目前，由中国建筑科学研究院主编及各地方建筑科学研究院参编的《建筑能效测评与标识技术导则》及《建筑能效测评与标识管理办法》（征求意见稿）（建科节函[2006]162号）已向社会公布。2．欧盟及英国住宅能效标识概况建筑能耗计算方法及建筑能效标识是欧盟建筑能效指令（(EnergyPerformanceofBuildingsDirective，2002/91/EC)[11]的重要内容。欧盟建筑能效指令是目前欧盟最重要的框架性建筑节能政策法令。自2003年1月欧盟建筑能效指令正式实施以来以来，欧盟各成员国纷纷结合本国具体情况并按照欧盟建筑能效指令的要求采取相应的建筑节能措施。按照欧国家科技支撑计划重大项目课题（2006BAJ02A09、2006BAJ02A13-4）资助盟建筑能效指令的规定，各成员国应确定国家级的建筑能耗计算方法，并且各成员国建筑物在建设、出售及租赁过程中，都应持有有效的建筑能效证书[12]。英国的建筑气候特征是以采暖为主的单一建筑气候。英国大部分地区位于北纬50度至61度之间，尽管其地理位置整体比我国的黑龙江省还要偏北，然而在大西洋暖流的作用下，冬无严寒，夏无酷暑，在正常年份，最热月（7月）平均气温为19℃～25℃，最冷月（1月）平均气温为4℃～7℃。英国的采暖度日数（HDD18）在2300－2900之间，大部分地区在2400上下，与我国北京和天津等地相当[13]。英国是欧盟成员国中积极执行欧盟建筑能效指令的国家之一。根据英国住宅信息包法令（TheHomeInformationPackRegulations2006）[14]的有关规定，英格兰和威尔士自2007年12月14日起，市场上出售的住宅都应该持有“住宅信息包”。“住宅信息包”由待出售住宅的重要信息组成，是住宅销售过程中的重要文件。“住宅信息包”包含有两大类信息：一类是强制提供的信息，另一类是自愿提供的信息。住宅能效证书属于“住宅信息包”中强制提供的信息之一。住宅能效证书标明该住宅能效标识，该能效标识的形式与欧盟的“能量标识”（EUenergylabel）相一致，共分七个等级，分别是A,B,C,D,E,F,G(见图1)。A级住宅的能效表现最好，G级住宅的能效表现最差。欧盟的七级“能量标识”不仅用于建筑，而且还广泛用于家用电器，照明灯具等的能效标识。当前英国住宅平均能效水平属于D级或E级。住宅能效证书除了标明能效等级外，还标出经过“标准评估程序”(theStandardAssessmentProcedure，SAP)[15]计算而得的“能效分数”（Energyefficiencyrating，也称SAP分数）和“环境影响分数”（Environmentalimpactrating）。住宅获得的“能效分数”越高，说明住宅的能效越高；同理，住宅所获得的“环境影响分数”越高，住宅对环境的影响越小。“简化标准评价程序”（ReducedDataSAP，RDSAP）是在“标准评估程序”基础上适当简化了数据输入的既有住宅能耗计算及能效标识方法。“简化标准评价程序”将用于房屋出租过程中的住宅能效标识。3.英国住宅能耗计算及能效标识方法－标准评价程序英国“标准评价程序2005”（SAP2005）是英国政府采用的“国家建筑能效计算方法”(Nationalmethodologyforcalculation,NCM)之一。“标准评价程序2005”用于建筑面积小于450平方米的住宅建筑能耗计算和标识。“标准评价程序2005”首次发布于1993年，由英国建筑研究院BRE（theBuildingResearchEstablishment）与英国环境食品与农村事务部DEFRA(theDepartmentforEnvironment,FoodandRuralAffairs)共同开发。之后经过几次修改，陆续发布了“标准评价程序1998”及“标准评价程序2001”版本，当前最新版本为“标准评价程序2005”。“标准评价程序2005”是按照欧盟建筑能效指令的要求进行修改后的最新版本。“标准评价程序2005”能耗计算方法的基础是英国建筑研究院BRE的家庭能量模型（DomesticEnergyModel），其计算原理是建筑能量平衡。“标准评价程序2005”计算结果用4个指标表示：“单位建筑面积的耗能量”、“能效分数”、“环境影响分数”和“单位建筑面积CO2年排放量”。“能效分数”和“环境影响分数”通常情况下在1～100范围内。数值越大表示住宅的能效越高，对环境的影响越小。“标准评价程序2005”所计算“单位建筑面积的耗能量”和“CO2年排放量”包括采暖、热水供应、通风和照明的能耗，计算过程考虑到了可再生能源的使用情况。“标准评价程序2005”计算形式上采用一系列的计算表格,计算表格的数据填写按照一图1英国能效标识形式定顺序进行，填写好的表格清楚的记录了计算的过程。用户可以按照表格手工计算出所需结果。也可以在软件工具的帮助下计算出所需数据，在这种情况下，填写好的计算表格的内容即可作为计算机程序的输入数据来源。“标准评价程序2005”能耗计算及能效标识的主要步骤及内容可归纳如下：1）住宅几何尺寸描述。包括住宅建筑面积和容积等；2）根据住宅门、窗、烟囱、排气扇等情况计算住宅的换气量；3）计算通过围护结构及换气造成的热损失,单位为w/m2K;4）计算卫生热水所需的热负荷，单位为kWh/year;5）根据住宅照明、家用电器设备等情况计算住宅内部得热；6）根据朝向及围护结构特性等计算太阳得热;7）计算室内平均温度;8）计算度日数;9）计算住宅所需一次能耗；10）根据能源价格等计算能耗成本;11）根据以下公式计算“能效分数”：ECF=(0.91×TEC)/(TFA+45.0)（1）ECF≥3.4“能效分数”=111-110×log10(ECF)（2）ECF3.4“能效分数”=100–13.96×ECF（3）式中：TEC(Totalenergycost)指住宅年总能耗成本，TFA（Totalfloorarea）指总建筑面积。“能效分数”的范围一般情况下在1～100范围内，“能效分数”等于100表示该建筑为零能耗住宅，大于100表示该住宅不但不耗能而且还能向外界输出能量（通过CHP技术等）。12）根据以下公式计算环境影响分数。CF=“单位建筑面积CO2年排放量”/(TFA+45)(4)ifCF≥28.3“环境影响分数”=200–95×log10(CF)(5)ifCF28.3“环境影响分数”=100–1.34×CF(6)式中，TFA（Totalfloorarea）指总建筑面积。最后，根据计算所得的“能效分数”和“环境影响分数”确定住宅能效等级和环境影响等级。按照“能效分数”划分住宅能效等级范围详见表1。按照环境影响分数划分环境影响等级与住宅能效等级划分方法相似。表1：标准评价程序2005住宅能效等级划分能效分数＞9281～9169～8055～6839～5421～381～20能效等级ABCDEFG4．小结通过以上描述，本文作者认为英国的住宅能耗计算及能效标识有以下几点值得借鉴：欧洲及英国的住宅能效标识的七级形式与其家电、照明灯具、能源等的能效标识形式相一致。这点有利于提高能效标识的普及和理解。“标准评价程序”计算采用一套统一的计算表格，计算过程清楚明了，各种信息明确的表示在计算表格中。虽然我国相关设计人员在建筑采暖热负荷计算中也会绘制一些计算表格，但是我国目前还没有一套得到大家认可的统一的计算表格。“标准评价程序”以七级能效等级的形式对住宅建筑能效进行标识。这种标识方式不依赖于建筑的地理位置、建筑面积大小等具体的特性。便于不同住宅间的能效比较。“标准评价程序”计算过程中所涉及到的参数，比如锅炉的效率，门、窗的传热系数和漏风系数等。英国相关部门都建立了相应的数据库，数据库中的数据详细全面，使用起来非常方便。“标准评价程序”包括CO2排放量的计算方法。如果我国将来也承担了CO2减排义务，对于建立我国住宅CO2排放量计算方法也有一定的参考意义。为了减少手工计算量，英国有不少在“标准评价程序”能耗计算方法和能效标识方法基础上开发的软件工具，英国建筑研究院的网站上公布有“标准评价程序”承认的软件工具列表。这种基于同一种计算方法的多个软件工具同时存在的制度为用户提供了多种选择，并且有助于激励开发出界面友好、价格合理的建筑能耗计算和建筑能效标识软件工具。5.致谢本文写作得到中国留学基金委员会资助联合培养博士研究生项目：“2006年中英卓越计划”及英国自然科学基金（EPSRC）资助科研项目：“中英城市及建筑可持续发展联盟”（nCUBUS）的资助。该次会议的评审专家对本文的修改提出了宝贵的意见。本文作者在此一并表示衷心感谢！6参考文献：[1]中国建筑科学研究院编.《JGJ26-95民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》.中国工业建筑工业出版社,1996.6,北京.[2]中国建筑科学研究院等编.《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）.中国工业建筑工业出版社,2001.7,北京.[3]中国建筑科学研究院等编.《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ75-2003）.中国建筑工业出版社,2003.9,