綠色建筑能耗影響因素分析及節(jié)能對(duì)策研究

周成君

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑在功能方面的要求越來(lái)越多，使得建筑的能耗水平也越來(lái)越高。為了減輕建筑能源消耗給環(huán)境帶來(lái)的壓力，國(guó)家加大了對(duì)資源節(jié)能型社會(huì)的建設(shè)力度，降低建筑能源消耗、積極開(kāi)發(fā)節(jié)能材料、提高能源利用率以及推動(dòng)建筑能源可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)心的問(wèn)題[1-2]。

無(wú)論是對(duì)于新建建筑還是對(duì)于已有建筑，節(jié)能改造都是重點(diǎn)研究方向。因此，首先要確定影響綠色建筑節(jié)能的關(guān)鍵因素，在符合節(jié)能要求的前提下，實(shí)現(xiàn)建設(shè)成本的最小化和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

王芳等[3]因此選擇利用可量化的軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色建筑的節(jié)能減排。通過(guò)建立建筑能耗評(píng)估指標(biāo)體系，利用Aho-Corasick 算法定量分析各評(píng)估指標(biāo)，基于群體評(píng)價(jià)原理，通過(guò)拓展樣本庫(kù)、增強(qiáng)指標(biāo)權(quán)重確定的穩(wěn)定性，采用信息熵的算法對(duì)各指標(biāo)的權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，從而建立基于變量模糊基準(zhǔn)法的綠色建筑節(jié)能評(píng)估方法，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。數(shù)值模擬研究顯示，該模型能夠精確的預(yù)報(bào)綠色建筑的能量構(gòu)成及年均能量密度，并有效優(yōu)化了節(jié)能減排的效果。

基于以上研究背景，本文分析了影響綠色建筑能耗的因素，并提出節(jié)能對(duì)策，以期可以達(dá)到降低綠色建筑能耗的目的。

1 綠色建筑能耗影響因素分析

1.1 采集綠色建筑能耗影響因素

根據(jù)已有研究資料，本文篩選出影響綠色建筑能耗的因素，通過(guò)分類將建筑能耗影響因素歸為3 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，如表1 所示[4]。表1 給出了每個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。

表1 建筑能耗影響因素的構(gòu)成

1.2 模型建立

在表1 的影響因素構(gòu)成中，利用Apriori 算法篩選出B2、B4、A8、B5、A7、A12、A11 及A10 這8 個(gè) 關(guān)鍵因素，分別用Y1、Y2、……、Y8表示。其中，節(jié)能政策因素用虛擬變量描述，其他7 個(gè)影響因素可以直接獲取[5]。將綠色建筑的能耗作為被解釋變量f，在建模過(guò)程中，對(duì)虛擬變量取對(duì)數(shù)，構(gòu)建了如式（1）所示的模型：

式中：λ0、λ2、…、λ8為每1 個(gè)影響因素對(duì)應(yīng)的回歸系數(shù)；φ為回歸模型的隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

1.3 樣本數(shù)據(jù)

本文在某小區(qū)的綠色建筑中選取20 個(gè)地點(diǎn)為研究樣本，依照Apriori 算法篩選出的8 個(gè)關(guān)鍵影響因素對(duì)其進(jìn)行調(diào)查，并將結(jié)果量化，如圖1 所示[6]。

圖1 樣本數(shù)據(jù)（作者自繪）

從圖1 中可以看出，在20 個(gè)觀測(cè)值中，Y1～Y8的平均值分別為1.689、0.281、0.534、0.523、0.497、0.448、0.653、0.311。

1.4 回歸分析

利用最小二乘法對(duì)式（1）的模型進(jìn)行因變量與自變量的共線檢測(cè)，利用式（2）構(gòu)建多元線性回歸模型[7]。具體表示：

式中：μi為多元線性回歸的隨機(jī)誤差；Wi為模型矩陣；ε^0和ε^1為共線檢測(cè)的參數(shù)向量，具體算法如式（3）所示：

式中：WT為模型轉(zhuǎn)置矩陣；W-1為模型逆矩陣；y為回歸模型的修正系數(shù)。

當(dāng)式（1）的模型處于共線狀態(tài)時(shí)，WTW不可逆，即|WTW|=0，此時(shí)參數(shù)無(wú)法求出。利用SPSS 軟件對(duì)圖1 中數(shù)據(jù)的回歸分析，得到如表2 所示的結(jié)果。

表2 回歸分析結(jié)果

根據(jù)表2 的結(jié)果可知，綠色建筑能耗影響因素之間的回歸系數(shù)為0.998，具有比較高的擬合程度。各個(gè)自變量的VIF 值都在10 以下，說(shuō)明各個(gè)自變量之間不存在共線性。綠色建筑能耗影響因素的F 統(tǒng)計(jì)量大于0.625，說(shuō)明各個(gè)影響因素的回歸方程具有顯著性。

回歸模型如式（4）所示：

回歸分析結(jié)果顯示，Y1、Y2、Y3、Y5和Y6的相關(guān)系數(shù)均為正，說(shuō)明這幾個(gè)影響因素會(huì)導(dǎo)致綠色建筑能耗增加。Y4、Y7、Y8的相關(guān)系數(shù)均為負(fù)，說(shuō)明這幾個(gè)影響因素可以減少綠色建筑的能耗。

2 綠色建筑節(jié)能對(duì)策

通過(guò)回歸分析，確定了影響綠色建筑能耗的因素，根據(jù)不同因素對(duì)綠色建筑能耗的影響程度提出具體的節(jié)能對(duì)策。

2.1 改善建筑物的節(jié)能特性

以國(guó)內(nèi)超低能耗綠色建筑的實(shí)際案例為參照，通過(guò)歸納總結(jié)得出具體的節(jié)能設(shè)計(jì)方案[8]。第1，墻體施工時(shí)，可以使用加氣混凝土澆筑外墻墻體，并將起到絕熱作用的保溫層添加到墻體的主體結(jié)構(gòu)中。墻體表面的材料應(yīng)選擇保溫性能好、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高及可以回收和降解的環(huán)保型磚塊。第2，利用功能化的裝潢材料裝飾墻體內(nèi)壁，從而提高房間內(nèi)部的空氣品質(zhì)。

為了提高綠色建筑的能效，在節(jié)能設(shè)計(jì)階段，應(yīng)適當(dāng)規(guī)劃綠色建筑的方向和間距，并有效利用自然風(fēng)和光線，盡量降低對(duì)諸如空調(diào)、人造燈光等消耗能源設(shè)備的依賴[9]。在綠色建筑中，還應(yīng)保留較大的露臺(tái)，以達(dá)到控制樓層高度的目的。綠色建筑的施工階段，可將施工主體與裝潢材料整合到一起，達(dá)到節(jié)省建材的目的。

2.2 加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)成為一種新興的工程技術(shù)，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。BIM技術(shù)可以集成各個(gè)專業(yè)的圖紙，檢驗(yàn)建筑設(shè)計(jì)圖紙的完整性，優(yōu)化管路布置，還可以分析建筑室內(nèi)的凈空高度，優(yōu)化建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而滿足人們對(duì)生活環(huán)境舒適度的需求。

BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程造價(jià)的全過(guò)程管理，可以對(duì)建筑及基礎(chǔ)設(shè)施的物理屬性和功能屬性進(jìn)行數(shù)字表示，還可以模擬建筑物的建設(shè)過(guò)程，幫助建設(shè)單位大致了解項(xiàng)目的建設(shè)費(fèi)用，從而對(duì)其進(jìn)行有效控制，達(dá)到提高建筑經(jīng)濟(jì)效益的目的。將BIM 技術(shù)引入綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著十分重大的現(xiàn)實(shí)意義[10]。

2.3 精細(xì)化管理綠色建筑增量成本

在綠色建筑的規(guī)劃、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)等全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)中，要追蹤環(huán)保技術(shù)的引入、使用及新增的施工行為和過(guò)程，分?jǐn)偛⒂?jì)算施工過(guò)程中人力、材料、機(jī)械、管理費(fèi)用和稅金，從而對(duì)綠色建筑工程的增量成本有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，并以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)增量成本的精細(xì)化管理。

利用可視化的方式表述綠色建筑的增量成本，可以清晰展現(xiàn)綠色建筑的成本組成，便于施工單位精細(xì)化管理各個(gè)環(huán)節(jié)的成本，同時(shí)有助于消費(fèi)者對(duì)綠色建筑的環(huán)保投資形成一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，提升人們對(duì)綠色建筑的認(rèn)知程度，推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。此外，對(duì)建筑增量成本的細(xì)化還有助于在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)相應(yīng)的費(fèi)用進(jìn)行建模，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2.4 充分利用可再生能源

全世界都面臨著能源短缺的問(wèn)題，可再生能源的開(kāi)發(fā)在一定程度上可以緩解不可再生能源短缺的現(xiàn)象。其中，以太陽(yáng)能為代表的可再生能源的開(kāi)發(fā)，給建筑行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

太陽(yáng)能作為一種新興的可再生能源，已經(jīng)在太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。太陽(yáng)能也可以應(yīng)用于取暖、制冷等領(lǐng)域。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在今后的節(jié)能設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能將是一種主要的能量來(lái)源，有助于提高綠色建筑的節(jié)能效率。

此外風(fēng)能、熱能和生物能等可再生能源的廣泛利用，與綠色建筑的理念和可持續(xù)發(fā)展的需要相一致，也能夠在其中發(fā)揮十分關(guān)鍵的作用。

2.5 加強(qiáng)節(jié)能建材選用的宣傳工作

運(yùn)用多種宣傳媒介，進(jìn)行節(jié)能建材選用方面知識(shí)的普及和傳播，培養(yǎng)人們的環(huán)保意識(shí)。在進(jìn)行室內(nèi)裝修前，要確定裝修建材的制造企業(yè)，查看裝修材料中甲醛、苯等有害物質(zhì)的含量是否符合規(guī)定。

裝修結(jié)束后，需要正規(guī)的室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，然后再根據(jù)專業(yè)人士的建議確定入住的時(shí)機(jī)。在入住房間后，要經(jīng)常開(kāi)窗增強(qiáng)空氣流通，加快房間內(nèi)有害物質(zhì)及氣體的排出。若入住后出現(xiàn)不適癥狀，應(yīng)立即到醫(yī)院體檢，并進(jìn)行化驗(yàn)，以盡快發(fā)現(xiàn)和解決導(dǎo)致疾病的源頭。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要研究綠色建筑能耗影響因素及節(jié)能對(duì)策，利用Apriori 關(guān)聯(lián)規(guī)則，篩選出影響綠色建筑能耗的8 個(gè)因素，通過(guò)回歸分析確定不同因素對(duì)綠色建筑能耗的影響關(guān)系，并提出節(jié)能對(duì)策。

本文研究雖取得一定成果，但還存在很多不足，在今后的研究中，希望可以通過(guò)BIM 技術(shù)繪制綠色建筑施工的3D 模型，從而設(shè)計(jì)合理的體形系數(shù)，降低綠色建筑的能耗。