1、 基于案例的中美高能效办公建筑能耗水平对比研究Case-Based Comparative Study of Sino-US Energy-efficient Office Buildings Energy Consumption Level 学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究生：张珂指导教师：朱能教授赵靖讲师天津大学环境科学与工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工
2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期：签字日期： 年 月 日 年 月 日摘要中美高能效建筑能耗水平的对比研究是绿色建筑在我国推广应用研究的基础，对寻求适合我国不同气候区的绿色建筑集成技术
3、体系有着非常重要的意义。由于现阶段中美两国在节能政策侧重点、节能评价方法、能耗数据统计和宏观能耗数据系统完备性等方面的不同，导致很难通过国家层面的宏观对比，找出中美两国高能效建筑能耗的差异。因此本文主要从单个案例入手，通过对中美双方典型高能效办公建筑的案例研究，来对中美高能效建筑能耗差异的大小和原因进行分析。文中对建筑案例能耗水平的对比主要从四个方面进行：建筑整体、空调系统、照明系统、室内设备。在案例的选取方面，为了增强可比性，本文以调研筛选的中方案例为主，美方案例为辅，从中美气候条件类似的地区选取性质类似的四对高能效办公建筑案例，结合气候条件、建筑基本信息和节能技术路径，利用调研实测数据分析
4、各组案例能耗水平差异的大小和原因。通过对比得出，中美高能效办公建筑案例能耗水平差异并不明显，相比之下中方案例要比美方案例的能耗水平更低；从建筑主要用能系统的单项对比分析中发现，空调系统能耗水平差异最小，建筑整体能耗水平的差异主要是由照明系统和室内设备系统能耗的差异造成的。在设备效率和系统设计选用方面中美案例差异并不明显，而用能行为导致的运行过程的能源消耗才是造成中美案例能耗差异的根本原因。关键词：高能效建筑建筑能耗案例分析中美对比ABSTRACT The comparative study of the energy consumption level of Sino-USenergy-eff
5、icient buildings is the foundation of promotion and application of greenbuildings in our country, which is of great significance to seek a suitable integratedtechnology system for green buildings in different climate zones of China. Thedifferences of the energy saving policy emphasis, energy saving
6、evaluation method,energy consumption statistics and macro energy consumption data system betweenChina and US make it hard to find out the differences of the energy consumption ofenergy-efficient buildings through the macro contrast at the national level. So this papermainly calculates the size of Si
7、no-US differences of typical energy-efficient officebuildings and analyzes the reason for the differences through the case studies. Thecomparison of the energy consumption level of typical building cases is made mainlyfrom four aspects of the whole building, air conditioning system, lighting systems
8、 andinterior equipments. The size and reasons of Sino-US differences of the energyconsumption level of different groups of building cases are analyzed by using themeasured data of the investigation, combining the climatic condition, building basicinformation and energy saving technology path, and se
9、lecting four pairs of typicalenergy-efficient office buildings as cases in the similar climate zones of the twocountries, with the priority to the Chinese cases and the posteriority to the Americancases with the purpose of enhancing the comparability.Contrasts show that the differences of the mean e
10、nergy consumption level of fourpairs of typical energy-efficient office buildings in the two countries were not obvious,the energy consumption level of Chinese buildings seemed slightly lower than that ofthe American ones by comparison, the energy consumption difference ofair-conditioning system was
11、 the smallest through the comparative study of the majorindividual parts of the energy consumption system, the differences of the whole energyconsumption were mainly created by the differences of the lighting system and interiorequipment system, the differences of the two countries were not clear in
12、 the aspects ofthe equipment efficiency and system design, and the energy consumption created bythe human energy consumption behaviors was the basic reason for the energyconsumption difference in the two countries.KEY WORDS: Energy-efficient building, Energy consumption, Case study,Comparsion betwee
13、n China and USA目 录第一章绪论.11.1研究背景.11.2研究意义.21.3国内外研究现状.31.3.1国内研究现状 .31.3.2国外研究现状 .41.4研究内容.61.5研究方法和技术路线 7第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查82.1绿色建筑.82.2中国绿色建筑发展概况 82.3美国绿色建筑能耗水平宏观调查102.4中美绿色建筑评价方法对比162.5中美能耗数据统计方法 182.6本章小节.19第三章中国高能效建筑案例调研和能耗数据采集203.1建筑案例调研概况 203.2建筑基本信息的采集 223.2.1建筑基本信息采集方法.223.2.2能耗调研中现场测试仪
14、器.233.3能耗数据的采集和初步处理233.3.1高能效建筑能源消耗的复杂性.243.3.2不同能源消耗类型的转化和统一.253.3.3建筑电量消耗 .253.3.4建筑燃料消耗 .263.4建筑能耗数据模型的建立 273.4.1能耗数据处理方法 .273.4.2建筑能耗指标的获取.293.4.3建筑能耗模拟的理论基础.29I3.4.4能耗模拟软件的选用和模拟方法介绍.303.4.5模拟结果的可靠性验证.323.5调研建筑案例能耗处理结果333.6本章小结.34第四章中美对比案例的选取和建筑案例能耗分析364.1中方典型案例的筛选和能耗数据处理结果364.1.1严寒地区-沈阳校园办公建筑 S
15、Y1 .374.1.2寒冷地区-天津办公建筑 TJ1.384.1.3夏热冬冷地区-宁波办公建筑 NB1.404.1.4夏热冬暖地区-深圳办公建筑 SHZ1.414.2中方建筑案例能耗模拟 444.2.1案例 TJ1建筑模型的建立.444.2.2案例 TJ1能耗模拟结果分析与验证.454.3美方对比案例的选取和数据采集484.3.1对比案例选取原则 .484.3.2建筑基本信息和能耗数据采集.494.4本章小结.56第五章中美典型高能效建筑案例能耗水平对比分析575.1建筑能耗对比方法 575.2严寒地区SY1与 PA1对比 .585.2.1建筑基本信息对比 .585.2.2气候参数对比 .59
16、5.2.3节能技术对比 .615.2.4能耗数据对比分析 .625.3寒冷地区TJ1与 DC1对比655.3.1建筑基本信息对比 .655.3.2气候参数对比 .665.3.3节能技术对比 .685.4.4能耗数据对比分析 .685.4夏热冬冷地区NB1与 MD1对比.705.4.1建筑基本信息对比 .705.4.2气候参数对比 .725.4.3节能技术对比 .72II5.4.4能耗数据对比分析 .735.5夏热冬暖地区SHZ1与 TX1对比765.5.1建筑基本信息对比 .765.5.2气候参数对比 .785.5.3节能技术对比 .795.5.4能耗数据对比分析 .805.6建筑案例能耗差异
17、及原因总结825.7本章小结.86第六章结论与展望.886.1研究结论.886.2课题展望.89参考文献.90发表论文和科研情况说明.95致 谢.96III第一章绪论第一章绪论1.1研究背景世界能源消耗的快速增长，常规能源的过度消耗和能源分布的不均衡性等问题导致了当今世界日益严峻的能源形势。随着能源需求量的不断增加，无论是发达国家还是发展中国家，建筑能耗占社会总能耗的比重都越来越大。当今世界住宅和商业建筑能耗都在稳步增加，发达国家建筑能耗占终端能耗的 20%40%，欧盟（European Union）和美国（USA）的建筑能耗已经超过了工业能耗和交通能耗1。2005年中国的建筑能耗（住宅和公建
18、）为 300.8Mtec，占全年社会总能耗的比重为 13.7%，低于工业用能的 77.8%2。宏观统计结果显示，现在世界各国的建筑能耗，尤其是公共建筑能耗变化都呈逐年增长趋势：19942006年美国公建能耗从 3.34亿 tec增长到 13.88亿 tec ，增加了约 3.2倍；日本公建能耗从 1965至2007年大约增加了 5倍（0.402.43亿 tec）；1976至 2006年韩国公建能耗增加了约 10倍（0.080.88 亿 tec）；1996至 2007年中国的公共建筑能耗水平从 0.41亿tec增长到 1.41亿 tec，增加了 2.4倍3。人口的增长，建筑内服务设施的不断完善，建
19、筑室内舒适度水平的不断提高，以及室内活动时间的不断延长，致使人类的能源需求在将来还会持续增加。在这种世界能源消耗形势下，可持续建筑、绿色建筑、生态建筑正逐渐被各国政府所认识和接受，三者的表述方式虽然不同，但它们的核心内容和终极目标是一致的，都是在创造健康、舒适的人类生活环境的前提下，尽量减少资源消耗和对周围环境的影响4，这也正是高能效建筑研究的意义所在。中国和美国作为世界主要的两大能源消耗大国，更应当注重对高能效建筑的研究和应用。随着我国城市化进程的不断加快，资源供需矛盾加剧，环境压力越来越大，因此建设节约型社会，走经济循环道路已经成为我们的必然选择。其中建筑领域的节能、节材和节约资源等工作尤
20、为迫切。以提高能源利用效率、降低温室气体排放为目标的节能减排工作已成为政府解决能源和环境问题的主要任务5，建筑节能技术的发展和推广刻不容缓。建筑的可持续发展是国家和地区可持续发展战略的一个重要组成部分，以提高建筑物能源利用效率为目的的高能效建筑（尤其是绿色建筑）成为世界各国实现建筑可持续发展的首要途径。然而我国现在还处于高能效建筑的探索示范阶段，我国现有的示范性绿色建筑大多存在多种节能技1第一章绪论术的简单堆砌现象，设计上虽然是节能的，但是由于存在建筑设计、施工和运行阶段管理的脱节，绿色建筑在技术和使用功能上的多样性和复杂性，以及我国各地气候、经济发展状况和生活习惯的不同等问题，导致在运行过程
21、中的节能效果难以确定。美国绿色建筑的起步早，虽然现有的美国的绿色建筑从整体上看节能效果不如中国，但是美国高能效建筑在设计和运行方面都存在中国可借鉴之处。为此，研究中美两国之间高能效建筑的能耗水平的对比分析，是形成适合我国国情的节能成套技术体系的基础，对进行适合我国资源条件和经济条件的适宜性技术优选优化研究非常重要。1.2研究意义本课题来源于中华人民共和国住房和城乡建设部国际科技合作计划“中美清洁能源联合研究中心建筑节能合作项目”课题六“ 高能效建筑技 术综合集成研究与示范”的子 课题一“ 中美高能效建筑案例分析 对比 ”。中美两国政府首脑于 2008年签订两国共同开展清洁能源合作研究的协议，内
22、容包括建筑节能、清洁煤和电动汽车三大类，就中美两国政府间签订的清洁能源合作中的建筑节能工作，期待通过合作，实现两国的优势互补，形成可持续的建筑节能技术集成体系，共同促进发展。其中，彻底摸清两国高能效建筑能耗水平，所采用的节能技术情况和技术的集成应用效果，是整个项目的起点。高能效建筑作为我国可持续发展战略在建筑领域的重要实现途径之一，其产生和发展对我国的建筑节能事业有很大的推动作用。本文以办公建筑案例为主，根据中方案例选取结果在美国选择运行状况良好的高能效建筑案例（主要是Green Building）进行对比，通过对案例建筑能耗水平差异的大小和原因对比分析，为进一步研究建筑及用能系统节能技术的区
23、域适应性，指导选择与气候、资源条件相协调的建筑节能技术措施奠定基础。（1）通过我国不同气候区高能效建筑具体案例的分析，总结我国现有高能效建筑节能技术的综合应用效果，为探索我国不同气候区建筑节能技术集成应用的理想模式提供了前提条件；（2）通过中美两国具体案例的详细对比分析，探索中美高能效建筑能耗水平差异的大小和原因，为进一步推进成套节能技术在我国的应用奠定了基础；（3）通过中美双方节能技术集成情况的比较，找出一条适合中国国情的建筑能耗发展道路。2第一章绪论1.3国内外研究现状在研究之前，我们首先对“高能效建筑” 的含义做个 说明。世界不同国家和地区在其建筑用能规范中对该地区现有的新建和改建建筑的
24、能耗效率的下限值都做了规定，这对于国家和地区资源的节约和经济的发展有着积极的作用。本课题所研究的对象是超出建筑节能设计规范中所规定的能源效率标准，以获取更高的能效为目的集成应用多种节能技术的示范性的高能效建筑，具体包括：低能耗建筑（Low Energy Buildings）、被动式节能住宅（Passive Houses）、零能耗建筑/ 零碳排量建筑（Zero Energy Buildings and Zero Carbon Buildings）、正能耗建筑（PlusEnergy Buildings）、绿色建筑（Green Buildings）、智能建筑（Intelligent Building
25、s ）、可持续建筑（Sustainable Buildings）、以及生态建筑（Ecological Buildings）等6。这些建筑在设计目标、实现途径和作用效果上都存在共同之处，都可以看做是高能效建筑。根据现有条件，本课题中我们以绿色建筑为代表分析高能效建筑的运行能耗水平及其影响因素。1.3.1国内研究现状中国对高能效建筑的研究较之国外发达国家起步晚，尚没有形成完善合理的能耗评测系统，对高能效建筑能耗水平研究的文献较少。现有的研究主要集中在绿色建筑评价指标的制定和应用，节能技术集成应用的开发，以及可再生能源在建筑中的开发和利用等方面。文献7和8通过对绿色建筑的内涵、特征、使用需求及发展现
26、状的阐述，分析了国内绿色建筑的发展趋势及其面临的困难和存在的问题，总结出适合我国现阶段国情的绿色建筑发展方向。在绿色建筑评价方面，支家强、赵靖、辛亚娟9从评价指标、权重体系、评分方式等多个方面分析国内外现有的绿色建筑评价体系的主要特点，指出我国绿色建筑评价结果过于主观。高宏10通过分析美国能源之星模型（Energy Star），指出我国建筑能效测评与标识技术导则中存在的不足。翟宇11，孙亚伟等12从框架结构及评价方式、参考规范标准、运行模式和支撑体系、应用现状四个方面对比了我国绿标和美国 LEED之间的异同，指出我国绿标的不足之处和完善途径；并在细致分析中美两国绿色建筑评价标准的基础上，指出我
27、国绿色建筑评价标准过多的侧重于节能，而在设计整合、环境保护等方面存在缺陷，导致我国绿建的评价标准并不符合 USGBC认证体系的宗旨。此外，高能效建筑的推广离不开政府政策的支持。王红娜13分析总结了我国近年来在建筑节能领域的政策标准、新技术新产品方面取得的成果，通过对几个主要发达国3第一章绪论家建筑节能发展历程、法律法规和管理方法的阐述，提出针对我国大型公共建筑节能降耗的综合解决方案。要对能耗水平进行研究最重要的是要有一套适用性强的建筑能耗数据统计处理方法。利用统一的用能和性能指标体系，采用统一的建筑能耗数据模型对能耗数据进行详细的拆分和比较。姜媛媛等14基于统一化能源利用评价思想，将建筑能耗分
28、析与评价指标归结为一次能源消耗量及绩效性评价指标。面对目前国内建筑能耗统计方法中存在的争议和建筑能耗统计数据缺乏的现状，杨秀等15根据现有公开资料，提出了一种适合我国国情的建筑分类方法和建筑终端能耗统计方法。冯芝邦16通过对损耗分摊法和终端等价法两种主要的能耗折算方法的来源、计算原理和计算过程的对比，得出在计算产品单位产量能耗时最好采用终端等价法的结论。建筑能耗数据是建筑节能的依据和指导。对于作为全世界建筑能好数据信息最详细、最完善国家之一的美国，杨秀17介绍了美国公共建筑和住宅建筑的能耗统计系统（CBECS和 RECS）。梁镜18对大型公共建筑 节能运行监管体系的框架进行了研究，同时提出了重
29、点建筑和标杆建筑的概念，并对标杆和重点建筑的选择范围进行了界定。在中美两国建筑能耗水平的对比研究方面。魏庆芃等19通过对能耗数据的对比分析发现，无论是人均能耗指标还是单位面积能耗指标，中国公共建筑的能耗都要远低于发达国家的水平。武涌、赵靖20选取了德国的几个建筑节能技术应用相对普遍和完善的地区，从政府节能政策、新建建筑节能管理措施、既有建筑用能管理、既有建筑节能改造、可再生能源利用几个方面分别进行分析；并通过对几栋典型建筑案例中节能技术集成应用效果的分析，总结出国外大型公共建筑节能运行管理的先进经验和做法，结合我国国情提出建议。常良、魏庆芃、江亿21分析了近年来美国、日本和中国香港的公共建筑空
30、调系统和建筑总能耗密度差异巨大的原因。夏建军等22选取美国某大学校园公共建筑为对象采用调查统计、现场测试和模拟分析等方法，比较了中美公共建筑能耗差异的影响因素。1.3.2国外研究现状国外对于建筑能耗分析方法和高能效建筑运行情况的研究比国内更加深入，很多国外学者对高能效建筑（尤其是经过 LEED认证的绿色建筑）的运行能耗水平进行了研究，其中一些学者利用少量具体建筑案例来说明高能效建筑的运行效果：Torcellin 等人23 通过对美国六栋可持续建筑的用能系 统的监测，获取实际用能数据对建筑能耗模型进行修正，计算了包括照明负荷、HVAC负荷和插座负荷在内的各类分项能耗的全年最小值。Turner24
31、通过对美国 Cascadia 地区的 11栋建4第一章绪论筑的实际用能量与三种不同指标的比较，发现所有案例的能效都高于它们的基准线。Diamond等人25 采用同样的方法对 21栋 LEED认证绿建的能耗进行了研究。Fowler和 Rauch26分析了包括部分 LEED认证绿色建筑在内的 12栋美国联邦政府商业建筑的多维能效数据，发现所有建筑的实测用能都低于它们的模拟基准值，并且平均单位建筑面积用能比美国商业建筑平均用能水平低了 2530%。另一些学者利用某一地区的大量建筑案例研究节能技术的区域适应性。美国学者 Clinton J. Andrews27在对 2003年美国商业建筑能耗微观调研的
32、基础上，通过多元逻辑回归方法分析了美国不同地区商业建筑中供热系统、供冷系统、围护结构（主要是窗户）、照明系统中所采用的节能技术的适应性。Guy R. Newsham28研究了 LEED认证的美国商业建筑和公共建筑的运行能耗水平，指出虽然通过LEED认证的高能效建筑的总体平均单位面积能耗与美国传统建筑形式相比减少了 18%39%，但是还有 28%35%的 LEED 建筑比传统建筑能耗更高。在 Newsham研究的基础上，John H. Scofield29指出 Newsham在研究中没有考虑电力在产生和输配过程中消耗的能量，这个过程对于理解建筑运行过程中排放的温室气体量是非常重要的，并且论证了3
33、5栋LEED认证的办公建筑的site energy 和source energy与 Newsham等人使用的 CBECS公布的普通办公建筑能耗在统计学上是等价的，并指出 LEED办公建筑消耗的 source energy并不比 CBECS少。Baylon和 Storm30对美国太平洋西北地区 LEED商业建筑的能效特点进行了调查，并将它们与当地的非 LEED建筑进行对比，发现 12栋 LEED 建筑的平均单位面积用能比同一地区的 39栋同类型的非 LEED建筑低出了 10% 。国内外学者对建筑能耗数据的研究主要集中在应用各种回归模型对建筑总能耗和影响因素的关系进行定性和定量的分析。Bing D
34、ong 等人31提出了一种利用建筑整体能源账单确定热带地区总体建筑能耗基准线的方法，推导出对月平均干球温度 To、相 对湿度 RH 、总太阳辐射强度 GSR 三类气象数据与建筑能耗之间的相关性，并发现大部分建筑中总能耗都会受到 To的影响。Philip C.H. Yu等人32详细分析了某栋典型商业建筑机械通风空调系统（MVAC）的能耗，并与同类建筑用能水平进行了对比，通过 Princeton Scorekeeping Method （PRISM）方法得出建筑围护结构得热和 MVAC系统用电量与关键影响因素之 间的相关关系，并利用能耗模拟程序 TRACE600对结果进行了验证。从国内外研究现状上
35、看，目前对高能效建筑实际节能效果的研究主要集中在欧美等发达国家，中国对建筑能耗的研究还主要集中在普通公建和大型公建方面，对具有较高的技术集成度的高能效建筑能耗水平的研究还处于探索阶段。高能效建筑不单单是对具体技术的开发，更要考虑到对整个建筑业甚至整个国家的影响，5第一章绪论高能效建筑的“ 高效率” 包含两个重要方面，一个是技术的高效（节能、零排放）；另一个是人为的高效（使用者的节能意识、运行控制情况）。很多高能效建筑在不考虑人员使用影响的设计阶段各项指标都能达到节能标准，但是使用者入住之后节能效果却大打折扣。成功的高能效建筑案例应当能够与建筑所处地区气候条件以及建筑的使用功能相适应。高技术只是
36、实现高能效建筑目标的手段之一，而不是唯一途径。在绝大多数情况下，对传统技术策略合理应用，完全可以达到使用高新技术策略的效果。中国绿色建筑发展水平参差不齐，现有的绿色建筑大多是对建筑节能技术的简单堆砌，而对于各种节能技术的气候适应性、节能技术和建筑功能的实用性以及各种节能技术之间的耦合应用情况还没有展开深入的分析。要解决上述绿色建筑发展过程中的问题，就必须对现有已投入使用的示范性绿色建筑的运行能耗情况进行深入的分析，也就是必须对现有绿色建筑节能减排效果进行分析。结合当地气候条件，尽量采用被动式、适宜技术，最终形成中国特色、结合气候策略的“ 本土化绿 色建筑” ，实现技术与建筑和 环境的有机集成。
37、1.4研究内容本课题的主要任务在于对于多种建筑节能技术集成应用的中美高能效建筑使用过程中的能源消耗特点进行探讨，寻找两国高能效建筑能耗差异的大小和原因。课题的研究内容可以分为三个层次：中美两国高能效建筑发展概况与能耗水平的宏观调查、典型建筑案例能耗水平对比与模拟、中美建筑能耗差异影响因素的总结归纳。其中单栋建筑案例的对比从三个方面进行：建筑基本信息对比、技术路径对比、建筑内各种节能技术集成作用效果（能耗水平）的对比。（1）对中美两国高能效建筑（尤其是绿色建筑）的发展情况、运行能耗水平、评价体系和能耗数据统计方法等做宏观的了解。（2）对典型地区高能效建筑的终端能耗状况、建筑基本信息以及建筑节能技
38、术利用进行调研，分析不同气候区、不同资源条件、不同使用功能的建筑终端能耗数据、用能特点、采用的主要建筑节能技术等。（3）结合两国不同的气候条件、资源条件、节能技术集成应用模式以及建筑的使用方式、用能行为习惯、要求的服务水平等差别，通过对比研究的方法，分析中美两国典型高能效建筑案例能耗差异的大小，并推断原因。6第一章绪论1.5研究方法和技术路线课题研究的技术路线流程图如下所示。 建筑能耗占社会总能耗的比重越来越大研究背景 中国对建筑能耗的研究主要集中于公共建筑 中美高能效建筑对比研究处于起步阶段 绿色建筑数量的增长（中国、美国）中美绿色建筑发展宏观概况 现有绿建的运行能耗水平（美国为主） 中美绿
39、色建筑评价方法比较 中美宏观建筑能耗数据统计方法的差异案例的选取调研与建筑信息的采集和处理中国不同气候区建筑案例的选取和调研基本信息和能耗信息的采集中方对比用建筑案例的筛选及其能耗数据处理中美高能效建筑案例实测能耗处理和建筑能耗模拟 运行能耗的拆分 DesignBuilder能耗模拟根据中方案例选取气候、规模、功能类似的美方对比案例（DesignBuilder）美方对比案例的筛选和信息采集建筑基本信息对比节能技术路径对比建筑能耗水平对比中美典型案例能耗水平对比分析 计算差异大小 推断差异原因能耗差异影响因素的总结归纳节能技术：主动式技术、被动式技术用能行为：使用者节能意识通过各类因素对建筑能耗
40、影响程度的定性分析和对比，指出造成中美高能效建筑能耗差异的根本原因。图 1-1技术路线流程图7第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查建筑节能是个国际化问题，加强各国之间的经验对话可以避免走弯路所付出的代价。然而，我国现阶段国情和严峻的能源形式不允许我们完全模仿外国的消费方式和观念走奢侈浪费的路线。本章以中美绿色建筑为研究对象，对两国绿色建筑发展情况、能耗水平、评价体系和能耗数据统计方法等做宏观的了解。2.1绿色建筑我国绿色建筑评价标准中将绿色建筑定义为“在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人
41、们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑”。从世界范围来看，不断增加的巨大建筑能耗和全球资源与环境压力之间的矛盾，促使建筑业由传统的高消耗型发展模式向高效生态型发展模式转换，这就使节能、节地、节水、节材、环保的绿色建筑逐步成为当今世界建筑的总体发展趋势。随着人类可持续发展战略的不断实践与创新，绿色建筑逐渐被广大专家和民众所接受，并逐步成为各国政府和人民关注的焦点。绿色建筑的基本理念是“节约资源、节省资源、保护环境、以人为本”33，在绿色建筑 产生和发展的 40多年中，绿色建筑从理念到实践，得到了世界各国政府的广泛接受和支持。在发展起步较早的发达国家绿色建筑已经形成了比较完善的体系
42、，包括设计方法、评价方法、新型技术和新型材料的涌现等。2.2中国绿色建筑发展概况现阶段建筑节能是我国绿色建筑发展的主要突破口34。早在20世纪80年代，国家建设部就根据不同气候分区的环境条件制订了一系列的建筑节能推广措施：北方严寒、寒冷建筑以采暖为主，节能措施主要是通过既有建筑节能改造加强围护结构保温；包括长江流域在内的夏热冬冷地区，通过既有建筑节能改造和绿色建筑的兴建共同加强环境保护和资源节约；南方对冬季采暖无强制要求的夏热冬暖地区，主要通过绿色建筑技术的推广来实现建筑的可持续发展，因此国内绿建主要分布在沿海地区和内陆经济发展水平较高的城市。在既有建筑节能评估方面，8第二章中美绿色建筑发展概
43、况及能耗水平宏观调查据清华大学建筑节能中心统计，截止到 2008年初，国内总计完成 3000多个项目的节能评估咨询，节能建筑占建筑总量的百分比逐年升高，中心绿色建筑面积达9000多万 m2，绿色建筑标识数目也呈逐年上升的 趋势35 。我国住房与城乡建设部绿色建筑评价标识统计结果显示36，2008至2011年是我国绿色快速发展阶段，不同星级绿建数量都有大幅度的增加（图 2-1）。30020010003000200010000(a)按 项目数目统计 (b)按建筑面积统计2008年 2009年 2010年242011年782008年 2009年462010年 2011年637三星二星一星424106
44、三星 28615737820844 87 二星一星34 8494 14 76 107 20 1018图 2-1 20082011年我国不同星 级绿色建筑总量逐年变化情况一星39%公共建筑26%三星25%住宅建筑74%二星36%（a）星 级分布 （b）类型分布图 2-2绿色建筑评价标识按面 积统计的分配情况温和地区1%严寒地区 3.7%温和地区0.4%严寒地区4%寒冷地区23%寒冷地区22.7%夏热冬冷55.8% 夏热冬冷 58%夏热冬暖14%夏热冬暖17.6%（b）按建筑面积统计（a）按项目数目统计图 2-3绿色建筑评价标识在不同 热工气候分区的分布情况截止到 2012年 1月我国共评出绿色建
45、筑评价标识项目 353项，总建筑面积达3488万 m2，其中设计标识项目 330项，建筑面积 占总面积的 94% ，运行标识项目 23项，建筑面积占总面积的 6%。根据不同绿色建筑评级的不同进行统计，一9第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查星级标识 98项，二星级标识 139项，三星级标识 114项，三者的建筑面积的分配情况见图 2-2（a ）所示。根据建筑 类型的不同进行 统计，住宅建筑项目 193项，公共建筑项目 160项，两类建筑面积的分配情况见表 2-2（b）所示。图 2-3（a）（b）显示了国内现有绿色建筑标识在不同热工气候分区的分布情况；其中，夏热冬冷地区的绿色建筑数目和建
46、筑面积最大，占总量的一半以上；其次是寒冷地区和夏热冬暖地区；温和地区绿色建筑标识项目最少，所占比例不到总量的 1%。我国绿色建筑在快速发展的同时也出现了很多不可忽视的问题，这些问题主要集中在三个方面37：（1）盲目参照发达国家的先进技术与理论，照搬行为严重；（2）建设者对“ 绿色” 存在 误解：绿色建筑中的“绿色”指的是建筑要与周围的生态环境和谐共生，要最大限度的利用而并非改造周围自然环境，减少对周围环境的影响。对自然环境重新改造建立起来的人造景观，只是对建筑环境的美化而并不能体现绿色建筑的内涵；（3）现阶段国内绿色建筑领域的立法和规范还不够健全。2.3美国绿色建筑能耗水平宏观调查美国绿色建筑
47、发展起步早，在绿色建筑技术设计、研发和利用等方面的发展相对成熟，并逐渐转向对绿色建筑实际运行效果方面更深层次的研究。据美国绿色建筑委员会（ US. Green Building Council）的统计结果 38，2000年至 2006年美国 LEED新建建筑（简称 LEED-NC）数目增加迅速，逐年新增绿色建筑数目占全年 LEED认证建筑数目总数的 18%以上（图 2-4）。图 2-4 20002006年逐年 LEED-NC建筑数量以及逐年新增 绿建数目百分比的变化情况38 10第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查从建筑规模上看， LEED-NC 平均建筑面积为 1365.67m 2，
48、建筑面积小于929.03m 2的 LEED-NC数目大约占总数的 73% （ 图 2-5（b）；从建筑类型上看（图 2-6 （a ），除去功能复 杂且能耗较高的建筑 类型外，综合办公建筑和办公建筑所占的比重最大，总计达到 44%；从建筑所处的气候分区情况看（图2-6（b ），约有 70% 的绿色建筑分布在 Cool Zone和 Mixed Zone中，如 Denver ，Boston（cool）和 Seattle， St. Louis（mixed）；由于 Hot/Cold Zone中 LEED建筑数量较少，下文中将几个气候区综合起来对美国宏观高能效建筑能耗水平进行研究。（a） （b）图 2-5
49、 LEED-NC与 CBECS不同规模建筑分布频率对比：（a）建筑数目；（b）建筑面积38 图 2-6 LEED-NC建筑的数目分布情况：（ a）不同建筑类型；（b）不同气候区本课题的美方合作者在美国不同气候区中，选取了 121栋 LEED认证的绿色建筑案例（中等能耗水平建筑案例 100栋，高能耗型建筑案例 21栋），并将其能耗水平与美国商业建筑能耗调查（ Connercial Building EnergyConsumption Survey，CBECS ）中公布的国家宏观建筑能耗数据进行对比。总11第二章中美绿色建筑发展概况及能耗水平宏观调查体而言，121栋 LEED建筑用能强度（ Energy Use Intensity，EUI）的中值为217.69kWh/(m 2a)（69kBtu/(sfyr)），比 CBECS统计的国家商业建筑平均 EUI水平 287.10 kWh
