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1、建筑節能定量綜合評價研究建筑工程學院0728003朱琳摘 要：本文提出建筑系統節能評價的指標體系，用EHTV法確定各指標值，從而建立了基于 層次分析法和屬性數學原理的數學模型，對建筑系統節能效益進行定量評價。關鍵詞：建筑節能；EHTV指標；定量評價；層次分析法；屬性數學Construetion energy conservation quota quality synthetic evaluation researchArchitectural engineering institute 0728003 Zhu LinAbstract: This article proposed the co2、nstruction system energy conservation appraisal target system, determines various targets value with the EHTV 1 aw, thus has established based on the analytic hierarchy process and the attribute mathematics principle mathematical model, carries on the quantitative evaluation to the construct ion sys3、tem onergy conservation benefi tKey word: Construction energy conservation; EHTV target; Quantitdtive evaluation; Analytic hierarchy process; Attribute mathematics1. 引言能源是人類賴以生存和發展的基本條件。隨著社會進步和社會經濟的快速發展，能源需 求與供給的矛盾口益突出，節約能源是人類當前面臨的重要任務之一。對于我國來說，當前 的能源形勢更為嚴峻，因此，節約能源對實現國民經濟的可持續發展是至關重要的。建筑能耗在社會總能耗屮所占的比4、重很大，在發達國家已占到能源消費總量的35% 40%o盡管我國社會經濟發展水平和生活水平都還不高，但建筑能耗已占社會總能耗的20% 25%,并且還在逐步上升。與世界發達國家相比，目前我國的單位建筑血積能耗還很高，能 源利用率也很低。目前我國每年建成的建筑中,95 %以上屬于高耗能建筑，單位建筑面積采暖 能耗為發達國家新建建筑的3倍以上.建筑節能成為可持續發展的重要戰略.因此對建筑節 能評價的定量分析的研究具有重大意義。2. 建筑節能定量綜合評價的指標體系建筑系統節能是一個系統工程，各因素之間相互影響、相互制約，不能簡單的單一考慮, 并且既有定量的參數，又有定性的參數。評價指標選取的原則是以盡量5、少的指標，反映最主 要和最全面的信息。而我國近期建筑節能的重點是建筑采暖、空調節能。包括I韋I護結構節能, 采暖、空調設備效率提高和可再生能源利用等。由此本文把建筑節能綜合評價指標具體量化 為外墻傳熱量、窗戶傳熱量、屋面傳熱量、空調耗電量以及采暖耗電量五個方面。3. 建筑節能定量綜合評價原理建筑節能定量綜合評價要解決單指標評價量化和多指標評價結果的綜合這兩個主要問 題。在對單指標評價量化時,可用EHTV法進行確定。EHTV (Envelop Heat Transfer Value) 是指建筑圍護結構傳熱量指標，既為單位建筑血積通過圍護結構的傳熱量。而空調采暖耗電 量的計算，可通過簡化的公式，建6、立空調采暖耗電量與EIITV指標的關系，從而加以確定；在 對多指標評價結果的綜合過程屮，可以采用層次分析法確定各指標對目標的影響權重。層 次分析法是通過層次分解將復雜系統化成若干個簡單系統，再以分層的形式計算各層對其上 一層的權重，最后用合成權重計算法確定最低層對最高層的權重。対事物定性的描述稱為屬性，如大小、好壞等，屬性數學的方法能更加精確地描述對事 物性質的定性認識。它首先從思維角度，把屬性作為集合，捉出了屬性集、屬性空間和屬 性可測空間等概念，然后從數學角度，在屬性可測空間的基礎上建立屬性測度空間，將事物 的性質用屬性集的測度在屬性空間中的分布來刻化。屬性綜合評價系統可分為單指標屬性測度7、多指標屬性測度和識別分析三個子系統。單 指標屬性測度分析子系統是按照指標值的大小和評價類的關系確定屬性測度函數，根據各指 標的特征值計算其屬性測度值；多指標綜合屬性測度分析子系統是rh單指標屬性測度經加權 求和得到綜合屬性測度；識別分析子系統是根據第二個子系統輸岀的結果給出識別準則，用 以識別系統節能屬于哪一個評價類，對有序評價類，需采用置信度準則。4. 建筑節能定量綜合評價模型與方法41釆用倍數確定法(又稱DARE法)來確定權重這種方法利用評價因素Z間的相關性進行比較而定出重要性系數即權重。具體步驟如 下：(1)根據影響因素Xi 1X1外墻傳熱量X2窗戶傳熱量X3屋面傳熱量X4空調耗電量X8、5采暖耗 電量)的重要性程度排序，在排序吋按上高下低原則排列。(2)由專家把相鄰的兩個影 響因素根據對節能效果的影響程度進行比較，確定其相互之間的倍數關系。(3)令最后一 個影響因素的得分為1,按上述各因素之間的對比值計算其它因素的得分。(4)根據各影 響因素得分在總分屮的比例得出各影響因素的權重s i。4. 2各影響因素指標確定4. 2. 1外墻傳熱量外墻傳熱中考慮了墻體的傳熱系數、室內外溫差、墻體外表面對太陽輻射熱的吸收及墻 體的蓄熱和放熱等因素。tlQwS(Fw*Kw* P W* A tEQw)Q廠外墻傳熱量F廠外墻的面積K廠外墻的傳熱系數P廠墻面的太陽輻射吸收系數A td-墻面等效溫差9、，為給定室內設計溫度情況下，當材料太陽輻射吸收系數為1時，考慮 的墻體蓄熱、放熱等作用的采暖計算期或空調計算期室內外溫差。等效溫差和當地氣象條件、 墻體方位等因素有關。4. 2. 2窗戶傳熱量窗戶傳熱量中分為溫差傳熱和太陽輻射得熱兩部分。溫差傳熱是在室內外溫差作用下的 傳熱。太陽輻射得熱則是太陽輻射通過窗對室內的熱作用，在空調使用期間，太陽輻射得熱 是不利因素；在采暖使用期間，太陽輻射得熱又為不利因素。t2=Qr=E (Ff*Kf*At)+Y (F*SC*ESCk*SF)Q廠窗戶傳熱量F廠外窗的面積金-外窗的傳熱系數 t-室內外溫差SC-窗的遮陽系數ESCk-外遮陽系數，考慮固定外遮陽設施對進10、入室內太陽輻射得熱影響的采暖計算期或 空調計算期的平均折減系數，外遮陽系數與當地地理位置、窗的方位等因素有關。SF-標準窗太陽輻射得熱，在采暖計算期或空調計算期、無遮陽條件下，透過3mm平板玻 璃進入室內的單位窗面積太陽輻射得熱量。太陽輻射得熱量包括透過玻璃進入室內的太陽輻 射量及被玻璃吸收后傳向室內的那部分太陽輻射熱量。標準窗太陽輻射得熱和當地氣象條 件、窗方位等因素有關。4. 2. 3屋面傳熱量考慮了屋面的傳熱系數、室內外溫差、屋面外表面対太陽輻射熱的吸收及屋面的蓄熱與 放熱等因素。t3Qr 工(Fr*Kr* P r* tnQr)Q廠屋面傳熱量F廠屋面的面積K廠屋面的傳熱系數P廠屋面的太陽11、輻射吸收系數A tEQr -屋面等效溫差，為給定室內設計溫度情況下，當材料太陽輻射吸收系數為1時， 考慮的墻體蓄熱、放熱等作用的采曖計算期或空調計算期室內外溫差。等效溫差和當地氣象 條件、墻體方位等因素有關。4. 2. 4空調采暖耗電量在進行建筑空調和采暖能耗計算時，需要分別計算建筑物的空調計算期傳熱量5和建筑 物的釆暖計算期傳熱量5Qoc 二 Qwc+Qfc+QrcQoh 二 Qwh+Qfh+Qrh建筑圍護結構傳熱量指標EIITV是建筑各圍護結構傳熱量之和折算到單位建筑面積的平 均值。對應的空調傳熱量指標EHTVc和采曖傳熱量指標EHTVh為：EHTVC= Qoc/FoEHTVh二 Qoh/12、FoFo-建筑而積通過大量的模型分析測算，在確定的換氣次數，空調、采暖設備能效比情況下，建筑物 年耗電量與建筑物的EHTV指標的關系可用以常數e為底的指數函數表示。對空調耗電量，指 數0；對采暖耗電量，指數0.建筑物空調耗電量：二Ef T *M(：*e ,，:,1TVc建筑采暖耗電量：t5=Eh=匚 *呱*嚴 Emvh-建筑物形狀修正系數 此、de-空調耗電量系數 血、dh-釆暖耗電量系數4. 3單指標屬性測度分析評價體系中的指標有定量指評價體系中的指標有定量指標和定性指標兩類。定量指標 的特征值可根據具體參數的數值確定；定性指標可在統一標準的前提下，由專家打分給出特征值。建筑系統節能評價可分13、為優、良、一般三個等級，即評價集為V二(V , V 2 , V 3)(優，良,一般)，若第i個指標的等級劃分為V 1二ab ； V 2 = b c ； V 3 = c d。當第i個指標的特征量為t i時，t i屬于第k個評價類，可表示為t i ev k (1W k W3),它的屬性測度 u ik = u ( t i eV k) 。u ik要滿足 u ik$O, u i】+ u 12+ u i3=l可構造出第i個指標的屬性測度函數如下：廠 12訂(匕)=彳(ti-b + dn )/2dnI 0廠0(t i c + d2)/2 di2U i2(ti) Y 1(b + du -t i)/2dn I 14、012i3(ti) = Yc + di2-ti)/2dI2、 0t i b + dub - du Wt iW b + dut i b- dut i c - dj2c dWt j Wc + d2c + di2 t i b + dt i c - d2c - di2t i Wc + di2t j c + d2其中di min ( I a-b I /2, | cd I /2)di2 = min ( I b-c I /2, I d-c I /2)44多指標綜合測度分析由倍數確定法求出各指標的權重值3 i ,由單指標屬性測度函數求出各指標的屬性測度 uik，采用加權求和法可得建筑系統節能的多指標綜合屬性測15、度：卩 k 二工 3 i 卩 ik (1 WkW3)4. 5識別分析對有序評價類(V | , V 2 , V 3),需采用置信度準則對綜合屬性測度u k進行識別。置信度入一般在0. 60. 7 Z間取值，若k()二min k |藝山三久，lWkW3 (e取1至Ijk的整數)則認為建筑系統節能屬v k類。5. 結語建筑節能綜合評價是一個涉及多因素的系統工程，目前常用的方法一般是側重于單一 經濟指標或單一能源指標。本文利用EHTV法，層次分析法和屬性數學原理建立數學模型， 嘗試對建筑系統節能進行多指標綜合量化評價。參考文獻1 彭小云.系統節能評價觀J .工業建筑,2004 , (4) :31 - 32.2 秦壽康，傅榮林,梁達宏，等.綜合評價原理與應用M.北京：電子工業出版社,2003.3 郎四維建筑節能可持續發展的重要戰略J 制冷機數,2004 , (2) :11 - 13.4 汪菁,蘇煒.層次分析法中考慮專家水平的權向量J .河南科學,2004 ,22 (2) :839 - 842.5 任俊，劉加平.居住建筑節能設計EHTV法研究.建筑節能,43.