作者：郑晓敏
建筑节能性能化评价方法是以建筑能耗为评价目标，不拘泥于单一建筑部件的好坏，从建筑整体对其性能进行评价的方法。我国性能化评价方法研究起步较晚，研究较少，现有方法仍不完善。
我国GB 50189-2015《公共建筑节能设计标准》提供了围护结构热工性能权衡判断方法，在围护结构不满足标准规定的限值时使用该方法对围护结构的节能性进行评价。针对围护结构的权衡判断是我国节能设计标准中普遍采用的性能化评价方法，该方法以建筑能耗模拟软件为计算工具，统一将暖通空调系统设为风机盘管加新风系统，但未考虑暖通空调系统的性能，只允许围护结构各部分之间节能性的相互补偿，未以建筑整体节能性为目标，具有局限性。
建筑节能性能化评价方法已在英国、新西兰、澳大利亚、加拿大、荷兰、日本、瑞典、挪威和美国等发达国家得到应用，且多采用以建筑整体节能性为目标的性能化评价方法，形成了较完整的方法体系。但建筑整体性能化评价方法的计算主要依赖建筑能耗模拟软件，模拟计算对输入参数要求高，同时方法涉及的参数和配置原则较复杂，计算难度大。目前性能化评价方法在应用中存在能耗模拟软件使用难、计算不透明、工作量大等问题，同时对设计人员的专业水平提出了较高的要求，制约了该方法的应用和推广，因此，针对设计人员的特点，研究开发建筑整体性能化评价方法的简化计算工具是十分必要的。
1 简化计算工具开发思路
简化计算工具应输入参数简单易获取，使用方便、计算透明，计算结果具有较好的一致性。借鉴日本全生命周期管理暖通空调模拟计算工具的思想，基于EXCEL计算平台，开发公式化的整体性能化评简化计算工具。
简化目标：基于EXCEL表格，设计人员通过输入设计建筑各项设备的基本设计参数和对应参照建筑的设计参数（设计冷负荷Q、冷水机组性能系数COP、冷冻水泵流量G、冷冻水泵扬程H、风机送风量G等）即可得到设计建筑和参照建筑暖通空调系统的全年总能耗，同时得到性能化评价结果。简化计算工具可以帮助设计人员快速准确的完成性能化评价，减少性能化评价计算的工作量，提高方法使用效率，解决方法应用中的计算复杂不透明的问题。
开发思路：基于我国典型公共建筑常用系统进行研究，选取办公建筑和商场建筑常用的暖通空调设备为研究对象。利用TRNSYS软件，通过能耗模拟和数据回归拟合，建立能耗计算简化模型，形成简化工具。具体步骤：
1)建立冷水机组、单元式空调、锅炉、水泵、风机盘管、组空机组、冷却塔、热回收等设备的模拟计算模型；
2)通过大量模型计算得到各用能设备能耗与常用设计参数的关系；
3)对大量计算数据进行回归拟合，得到各设备简化数学模型；
4)将数学模型整合到EXCEL中，形成简化计算工具；
5)利用实际案例对简化计算工具的准确性进行验证。
2数学模型的开发
以冷水机组为例，通过对39组冷水机组模型进行计算，分析可知冷水机组冷却水进水温度与冷水机组能耗变化接近二次方关系，如式(1)所示，以实际功率与额定功率的比值为y轴，冷却水进水温度为x轴，得到关系拟合曲线如图1所示，拟合后求出a2、b2、C2，从模型的F检验结果来看，Sig值远小于0. 01，说明模型成立的统计学意义非常显著，从R2统计量看，二次曲线模型为0. 999 7，接近于1，拟合效果非常好，结果相关性显著。
式中：P为冷水机组实际功率，kW;P，。，为冷水机组额定功率，kW;t．；。为冷却水进水温度，℃,a2=0. 000 24、b2=0.009 369、C2=0.945 522。
同理，通过大量能耗模拟计算和数据回归拟合分析，可以得到不同设备的简化数学模型。
表1以北京办公建筑为例，展示了办公建筑常用暖通空调系统各设备简化数学模型，最后将数学模型整合到EXCEL计算表中，形成办公建筑的简化计算工具。用户只需要输入已知的设计参数即可得到各设备全年能耗和性能化评价的结果。
3 简化计算工具准确性验证
简化计算工具的准确性是性能化评价的重要前提，必须对简化计算工具的计算准确性进行验证。分别使用建筑能耗模拟软件和简化计算工具对相同建筑进行性能化评价计算，对比计算结果，验证简化计算工具的准确性。
由建筑能耗模拟软件和简化计算工具的建筑全年总能耗计算对比结果可知，简化计算工具和能耗模拟软件对办公建筑的全年总能耗计算结果平均差异为7. 47%，在10%以内，认为简化计算工具的计算结果在合理范围内。
下面对建筑能耗模拟软件和简化计算工具的分项计算结果进行分析，对比结果如图2、图3所示。简化计算工具对冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、风机盘管机组、新风机组、供热输送能耗等分项能耗的计算结果与能耗模拟软件的计算结果非常接近，简化计算工具和能耗模拟软件建筑的计算结果中各分项所占比例对比结果差异小，平均差异为10. 84%，且各分项能耗计算结果所占比例趋势一致。
通过对简化计算工具的准确性进行验证，可知其总能耗计算结果和各分项能耗计算结果均准确可靠，故认为简化计算工具计算结果准确合理。
4 简化计算工具应用示例
北京某10层办公楼建筑面积为7 425 m2，外墙围护结构热工性能为0. 85 W/( m2 -K)，屋顶传热系数为0. 57 W／(m2．K)，不符合GB 50189-2015《公共建筑建筑节能标准》的规定，故应对该建筑进行性能化评价。下面采用简化计算工具对该办公建筑进行性能化评价。
该建筑采用风机盘管加新风系统，冷源和热源分别为冷水机组和市政热网，使用简化计算工具时只需输入表2中各设备的设计参数，计算输入界面如图4所示。
在简化计算工具的红色区域输入设计参数后即可自动输出结果。简化计算工具输出界面如图5所示，计算得到设计建筑和参照建筑的全年能耗总能耗( kW - h/a)和单位面积全年总能耗(kW．h／(m2．a》，调整设计方案后，设计建筑与参照建筑能耗比为99. 02%，显示通过建筑整体性能化评价。
综上，简化计算工具输入参数易获取，输出结果一目了然，设计人员可以方便快捷的对建筑进行性能化评价工作。简化计算工具的应用解决了现有性能化评价方法对专业人员水平要求高、计算工作量大等问题，为用户提供了统一计算工具。
5 结论
1)简化计算工具的应用效果表明，通过能耗模拟计算和数据回归拟合对性能化评价方法进行简化的做法可行。
2)简化计算工具基于EXCEL，使用方便，需要输入的设计参数易获取，计算结果和性能化评价结果一目了然，准确性较高。
3)性能化评价方法简化计算工具的开发为《公共建筑节能设计标准》中性能化评价方法的提升打下了基础。
6[摘要]
整体性能化评价方法是以建筑整体能耗为目标，利用能耗模拟软件，进行建筑节能评价的方法，计算复杂、难度大。本文提出了性能化评价方法简化计算工具的开发思路，通过能耗模拟计算和数据回归拟合，建立了公共建筑常用空调系统用能设备能耗计算简化模型，在此基础上开发了简化计算工具，并对计算工具的准确性进行了验证。
