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摘 要：本文以广州市居住建筑为研究对象，对建筑主体、围护结构、照明和设备情况及空调系统应用情况进行调研，并统计其能耗数据，利用Origin数据分析软件及数理统计知识对其进行处理和分析。通过能耗定额水平法确定广州市居住建筑能耗定额指标，并编制能耗定额水平表，为广州市居住建筑能耗定额提供依据。
关键词：居住建筑；能耗调研；数理统计；能耗定额
1、引言
习近平同志就积极推动我国能源生产和消费革命提出了“坚决控制能源消费总量”的要求[1]。随着我国经济的快速发展，建筑能耗在我国的能源消耗中所占比重越来越大。能源问题一直是制约广州经济持续发展的难点。但在夏热冬暖地区，居住建筑能耗定额缺乏相应的指标体系。
辛飞[2]通过实际案例对夏热冬冷地区公共建筑在项目各阶段对建筑节能全过程管理进行了研究，并给出了具体的政策和建议。赵卫山[3]提出了基于建筑用能定额的全过程节能管理，确定建筑累计耗电量等指标，并将其作为评判准则，实现对住宅建筑节能进行管理。在赵卫山论文的基础上，利用对既有居住建筑用电负荷的收集、整理，了解其用能现状，并对其进行数理统计和分析，通过能耗定额水平法确定广州市居住建筑能耗定额指标。
2、调研样本描述
本次调研的居住建筑以小区为单位，共18个。包括10个高层建筑小区、3个多层建筑小区、2栋综合楼小区和3个高层+多层建筑混合小区。调研对象为执行《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》广东省实施细则的新建建筑，因此围护结构热工性能均满足国家和地方标准要求，主要特点如下：
（1）屋面均采用30～40mm的擠塑聚苯板保温隔热，传热系数和热惰性指标均满足节能标准的限值要求，隔热验算也满足规范强制性要求。
（2）调研对象为知名房地产开发企业，建筑节能和绿色建筑意识较为超前，居住建筑的外窗遮阳比较到位。部分高层住宅采用了Low-E中空玻璃+普通单片玻璃的组合方案，而品质较高的别墅类建筑外窗全部采用了Low-E中空玻璃，约30%的外窗设计了格栅遮阳，整体遮阳效果均高于标准要求。
（3）各户型设计比较合理，开发商注重利用自然通风改善室内热环境效果，以降低空调开启时间。经实地调研，在室外环境较好的4月、5月上旬、10月下旬开始，部分高层住宅的业主表示均不需要开启空调降温，仅靠自然通风和风扇调风即可。
3、调研数据处理
根据调研数据，我们会发现数据会有以下问题。首先，由于能耗监测系统不完善，导致原始能耗数据存在缺失或建筑个别区域无法监测到。其次，由于统计年数时间较短，可能不能有效地反映建筑在一段时间内的总能耗量。因此，首先我们将明显存在问题的数据剔除，其次，对数据进行稳定性和有效性检查，最后，对样本数据进行正态性检验。
3.1 稳定性检验
能耗数据的稳定性检查实际上是针对同一栋建筑不同时间内的能耗数据而进行筛选。采用建筑每年的总耗电量与其四年的总耗电量平均值进行对比来判定能耗数据是否稳定。
在能耗数据的稳定性检查中，稳定性水平β的确定尤为关键，β越小，则对稳定性要求越高，精度越高；β越大，稳定性要求越低，精度越低。为了兼顾能耗数据样本量及数据稳定性的要求，确定β的值为15%。
3.2有效性检验
对于同一类型建筑，因建筑功能、用能特点类似，所以其总能耗也应处于同一水平范围内。而当某一栋建筑的能耗值与其他建筑的平均能耗值存在较大偏差时，该栋建筑的能耗数据应当视为无效，不能作为有效数据，否则将影响样本数据的准确性，导致出现偏离实际水平的结果。在本文中以莱茵达准则对建筑的能耗数据进行有效性检查。
通过有效性和稳定性检查后，样本数据如表1所示：
3.3正态性检验
运用Origin9.1软件对上述数据进行正态性检验。并将显著性水平α的值取为常规值0.05。该软件在对数据组进行正态检验时，会通过既定的算法计算出检验特征值P，当P≧0.05时，则结果表明样本数据符合正态分布规律，若P<0.05，则判定样本数据不符合正态分布。在Origin软件中，运用Kolmogorov-Smirnov Test法对数据进行正态性检验。检验结果如下图1所示：
在图1中可看出，样本的平均值为37.1 kWh/（m2·a），标准差为15.4kWh/（m2·a），统计量Statistic=0.21检验特征值P=0.07>0.05，因此样本数据符合正态分布。其频数分布如图2所示。
4、定额水平法编制能耗定额
定额水平法是利用数理统计方法对样本进行分析，确定样本的概率分布函数，再结合实际情况，合理确定定额水平，从而求出不同定额水平下对应的定额值。根据确定的定额水平的不同，可以得到一组不同的定额值。定额水平法最大的优点是可以根据当地建筑节能技术、经济社会发展水平现状调整定额水平值，确定符合实际情况的建筑能耗定额值[4]。该方法运用于建筑能耗限额指标分析中就是对计算后得出的居住公建筑能耗数值进行合理化（去除不合理的数值），求出平均值V以及对应的标准差S，那么要求的最终值Q为：
其中：Zσ表示累积概率为（1- σ）时相对应的标准正态分布概率密度值。
从前文可知，样本平均值为37.1 kWh/（m2·a），标准差为15.4。根据能耗定额计算公式，可以得到各定额水平下居住建筑能耗定额值，详见表3。
5、建筑累计耗电量定额的确定
在确定定额水平时，不仅要考虑不同建筑的能耗水平、当前该类建筑节能运行管理现状与技术现状，还要考虑该类建筑各项节能改造措施以及进行节能改造的节能效果和成本投入情况。如果一味追求节能，而不考虑实际情况，则会提高建设成本，引起用户的抵触情绪，反而不利于节能工作的开展。根据广州市当前的技术、经济水平及对既有建筑节能改造情况，建议将广州市居住建筑的能耗定额水平选取0.20～0.40之间，即有60%～80%的建筑能够满足定额标准要求。本文将定额水平设为0.30，通过上表3中可得，累计耗电量能耗定额指标为45.0 kWh/（m2·a）。
6、结论
通过定额水平法编制了广州市居住建筑能耗定额水平表。并将广州市居住建筑能耗定额水平设置为0.30，能耗定额值为45.0 kWh/（m2·a） 。
参考文献：
[1]田学冬.公共建筑全过程能耗总量控制管理方法研究[D].北京：清华大学，2015.
[2]辛飞. 建筑节能在项目中全工程管理[D].合肥：安徽建筑大学，2013.
[3]赵卫山.夏热冬暖地区居住建筑节能全过程管理的研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[4]龚丽娅.广州市国家机关办公建筑能耗定额的研究[D].广州：华南理工大学，2016.
关键词：居住建筑；能耗调研；数理统计；能耗定额
1、引言
习近平同志就积极推动我国能源生产和消费革命提出了“坚决控制能源消费总量”的要求[1]。随着我国经济的快速发展，建筑能耗在我国的能源消耗中所占比重越来越大。能源问题一直是制约广州经济持续发展的难点。但在夏热冬暖地区，居住建筑能耗定额缺乏相应的指标体系。
辛飞[2]通过实际案例对夏热冬冷地区公共建筑在项目各阶段对建筑节能全过程管理进行了研究，并给出了具体的政策和建议。赵卫山[3]提出了基于建筑用能定额的全过程节能管理，确定建筑累计耗电量等指标，并将其作为评判准则，实现对住宅建筑节能进行管理。在赵卫山论文的基础上，利用对既有居住建筑用电负荷的收集、整理，了解其用能现状，并对其进行数理统计和分析，通过能耗定额水平法确定广州市居住建筑能耗定额指标。
2、调研样本描述
本次调研的居住建筑以小区为单位，共18个。包括10个高层建筑小区、3个多层建筑小区、2栋综合楼小区和3个高层+多层建筑混合小区。调研对象为执行《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》广东省实施细则的新建建筑，因此围护结构热工性能均满足国家和地方标准要求，主要特点如下：
（1）屋面均采用30～40mm的擠塑聚苯板保温隔热，传热系数和热惰性指标均满足节能标准的限值要求，隔热验算也满足规范强制性要求。
（2）调研对象为知名房地产开发企业，建筑节能和绿色建筑意识较为超前，居住建筑的外窗遮阳比较到位。部分高层住宅采用了Low-E中空玻璃+普通单片玻璃的组合方案，而品质较高的别墅类建筑外窗全部采用了Low-E中空玻璃，约30%的外窗设计了格栅遮阳，整体遮阳效果均高于标准要求。
（3）各户型设计比较合理，开发商注重利用自然通风改善室内热环境效果，以降低空调开启时间。经实地调研，在室外环境较好的4月、5月上旬、10月下旬开始，部分高层住宅的业主表示均不需要开启空调降温，仅靠自然通风和风扇调风即可。
3、调研数据处理
根据调研数据，我们会发现数据会有以下问题。首先，由于能耗监测系统不完善，导致原始能耗数据存在缺失或建筑个别区域无法监测到。其次，由于统计年数时间较短，可能不能有效地反映建筑在一段时间内的总能耗量。因此，首先我们将明显存在问题的数据剔除，其次，对数据进行稳定性和有效性检查，最后，对样本数据进行正态性检验。
3.1 稳定性检验
能耗数据的稳定性检查实际上是针对同一栋建筑不同时间内的能耗数据而进行筛选。采用建筑每年的总耗电量与其四年的总耗电量平均值进行对比来判定能耗数据是否稳定。
在能耗数据的稳定性检查中，稳定性水平β的确定尤为关键，β越小，则对稳定性要求越高，精度越高；β越大，稳定性要求越低，精度越低。为了兼顾能耗数据样本量及数据稳定性的要求，确定β的值为15%。
3.2有效性检验
对于同一类型建筑，因建筑功能、用能特点类似，所以其总能耗也应处于同一水平范围内。而当某一栋建筑的能耗值与其他建筑的平均能耗值存在较大偏差时，该栋建筑的能耗数据应当视为无效，不能作为有效数据，否则将影响样本数据的准确性，导致出现偏离实际水平的结果。在本文中以莱茵达准则对建筑的能耗数据进行有效性检查。
通过有效性和稳定性检查后，样本数据如表1所示：
3.3正态性检验
运用Origin9.1软件对上述数据进行正态性检验。并将显著性水平α的值取为常规值0.05。该软件在对数据组进行正态检验时，会通过既定的算法计算出检验特征值P，当P≧0.05时，则结果表明样本数据符合正态分布规律，若P<0.05，则判定样本数据不符合正态分布。在Origin软件中，运用Kolmogorov-Smirnov Test法对数据进行正态性检验。检验结果如下图1所示：
在图1中可看出，样本的平均值为37.1 kWh/（m2·a），标准差为15.4kWh/（m2·a），统计量Statistic=0.21检验特征值P=0.07>0.05，因此样本数据符合正态分布。其频数分布如图2所示。
4、定额水平法编制能耗定额
定额水平法是利用数理统计方法对样本进行分析，确定样本的概率分布函数，再结合实际情况，合理确定定额水平，从而求出不同定额水平下对应的定额值。根据确定的定额水平的不同，可以得到一组不同的定额值。定额水平法最大的优点是可以根据当地建筑节能技术、经济社会发展水平现状调整定额水平值，确定符合实际情况的建筑能耗定额值[4]。该方法运用于建筑能耗限额指标分析中就是对计算后得出的居住公建筑能耗数值进行合理化（去除不合理的数值），求出平均值V以及对应的标准差S，那么要求的最终值Q为：
其中：Zσ表示累积概率为（1- σ）时相对应的标准正态分布概率密度值。
从前文可知，样本平均值为37.1 kWh/（m2·a），标准差为15.4。根据能耗定额计算公式，可以得到各定额水平下居住建筑能耗定额值，详见表3。
5、建筑累计耗电量定额的确定
在确定定额水平时，不仅要考虑不同建筑的能耗水平、当前该类建筑节能运行管理现状与技术现状，还要考虑该类建筑各项节能改造措施以及进行节能改造的节能效果和成本投入情况。如果一味追求节能，而不考虑实际情况，则会提高建设成本，引起用户的抵触情绪，反而不利于节能工作的开展。根据广州市当前的技术、经济水平及对既有建筑节能改造情况，建议将广州市居住建筑的能耗定额水平选取0.20～0.40之间，即有60%～80%的建筑能够满足定额标准要求。本文将定额水平设为0.30，通过上表3中可得，累计耗电量能耗定额指标为45.0 kWh/（m2·a）。
6、结论
通过定额水平法编制了广州市居住建筑能耗定额水平表。并将广州市居住建筑能耗定额水平设置为0.30，能耗定额值为45.0 kWh/（m2·a） 。
参考文献：
[1]田学冬.公共建筑全过程能耗总量控制管理方法研究[D].北京：清华大学，2015.
[2]辛飞. 建筑节能在项目中全工程管理[D].合肥：安徽建筑大学，2013.
[3]赵卫山.夏热冬暖地区居住建筑节能全过程管理的研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[4]龚丽娅.广州市国家机关办公建筑能耗定额的研究[D].广州：华南理工大学，2016.