引言建筑调适的应用在我国处于起步阶段，我国的建筑业主、建设者和运维者对调适技术的认识基本停留在概念阶段[1-2]。南北气候条件存在差异，导致建筑调适在我国南北方地区的发展速度不同。与南方地区相比，北方建筑夏季供冷时间短，冬季供暖形式与供暖收费策略不同，导致建筑调适难以在北方地区快速发展。我国北方地区的供暖期为每年11月至次年3月，供暖时间长、能耗高，配置调适能力的公共建筑具有很大的节能空间和研究价值。目前，部分建筑配备了楼宇式换热站，建筑物拥有了自主调节的能力，可以自行调节过量供热[3]。过量供热指输送给建筑的热量高于建筑实际需求热量，引起了热量浪费。过量供热的主要原因主要包括为了获得更高的室内温度产生的过量供热；冷热不均现象难以调节，为了保证室内的最低温度符合要求，导致其他房间的温度过高；天气变化导致气温发生改变，不能及时在供热系统中引起反馈，可能导致室内温度过高[4]。楼宇式换热站解决了二次网分配情况复杂的问题，有效解决了各个建筑冷热分配不均的现象，可以通过加装气候补偿器解决天气发生改变时供热系统不能及时调节带来的影响。以沈阳市某公共建筑为例，基于Design Builder软件进行能耗模拟，探究楼宇式换热站对建筑能耗的影响。1项目概况及模型建立1.1调适建筑的基础信息选取沈阳市某公共建筑作为研究主体，建筑主体建于2001年，建筑区域配备独立换热站调节供热。建筑热源为市政热网系统，由沈阳市浑南新区热力供暖公司第二热源厂供热，供暖季起止日期为11月1日至次年3月31日，末端采用风机盘管系统为建筑提供热量。换热站配备3台空调系统换热器、4台空调系统循环泵，循环泵的配置方式为两用两备，循环泵在测试期间全速运行，整个供热系统的补水方式为定压补水，换热站运行时间为24 h。目标建筑的基本信息如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.009.T001表1目标建筑的基本信息建筑参数数值建造时间2001年8月启用时间2003年4月建筑朝向南偏东45°建筑结构框架结构填充混凝土砌块建筑面积/m2约108 537供热面积/m2约96 252建筑层数/层5建筑高度/m19.75建筑层高/m首层4.15，其他层3.9体形系数0.3平均窗墙比0.45随机挑选6个典型房间，使用温度自记仪对室内温度进行2个月的长期测量，6个典型房间的平均温度分别为23.0 ℃、20.8 ℃、19.3 ℃、21.1 ℃、18.6 ℃、18.1 ℃，房间的平均温度为20.15 ℃，大部分房间的平均室内温度高于房间的设计温度，建筑物存在过量供热的问题。为了测试整个供热系统的能耗，测量换热站一次侧、二次侧供回水温度，计算换热站的供回水温度，根据换热站供回水温度数据制作图表。换热站供回水温度变化如图1所示。供暖初期存在供回水温度大幅波动的情况，为了避免波动产生的影响，实测模拟过程采用11月15日至次年1月1日的数据。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.009.F001图1换热站供回水温度变化1.2建筑几何模型的建立以沈阳市某公共建筑为研究对象，冬季工况下对建筑物处于调适后理想情况下的能耗进行模拟，分析建筑的节能潜力。建筑模型的总体体量很大，建模时选取部分典型建筑，使用Design Builder软件建模。Design Builder是以Energy Plus为内核开发的综合用户图形界面模拟软件，是利用便利性和高水准技术实现快速建筑建模的动力能源模拟软件，可对建筑采暖照明、通风、采光等方面的能耗进行全年模拟分析[5]。建筑模型部分参数如表2所示。建筑物几何模型如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.009.T002表2建筑模型部分参数建筑参数数值外墙结构灰色陶瓷砖＋抹灰20 mm＋黏土空心砖370 mm＋抹灰20 mm＋室内墙体装饰材料内墙结构室内墙体装饰材料＋抹灰20 mm＋黏土空心砖180 mm＋抹灰20 mm＋室内墙体装饰材料外窗普通无色中空玻璃塑钢窗(5+9+5) mm楼板抹灰20 mm＋钢筋混凝土120 mm＋抹灰20 mm外门铝合金10 mm玻璃平开门10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.009.F002图2建筑物几何模型2建筑调适结果与分析2.1建筑节能效果分析持续测量楼宇式换热站及建筑物本体的采暖耗热量，同时测量一次网及用户侧供回水管网布置的温度、流量传感器记录的温度、流量。在建筑物房间内部放置温度、湿度自记仪，记录室内的温湿度。其中，换热站温度流量数据采用阶段性测量，时间间隔为1 h。分析时直接比较模拟数据与实测数据，模拟建筑仅选取实际建筑的典型部分，因此引入单位面积的能耗指数(qs)进行比较。qs=QsAs (1)式中：qs——换热站热指数；As——换热站加热面积，m2；Qs——建筑物整体耗热量，kW。Qs=WhCp(T0-T0') (2)式中：Wh——换热站二次侧的循环流量，kg/h；Cp——水的比热容，取4.2 kJ/(kg∙℃)；T0——换热站二次网的进水温度，℃；T0'——换热站二次网的回水温度，℃。11月15日至次年1月1日实测建筑供暖单位面积能耗逐时数据如图3所示。测试期间建筑单位面积平均逐时能耗为0.0 378 kW/m2。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.12.009.F003图311月15日至次年1月1日实测建筑供暖单位面积能耗逐时数据通过Design Builder软件导入建筑模型，模拟建筑的地理位置与目标建筑相同，采用Energy Plus提供的沈阳地区气象数据。调适后的供暖策略为保证各房间的室内温度在工作日期间维持18 ℃，非工作日期间维持14 ℃，建筑物房间的类型与实际用途相同，房间内人员数量设置为该类型房间的设定标准值。理想情况下建筑物的供热能耗为47 723.64 kWh，单位面积的平均逐时能耗为0.027 52 kW/m2，与实测能耗数据相比，建筑能耗具有27.2%的节能空间，存在过热现象的建筑在供暖系统调适方面具有很大的节能空间。2.2建筑调适的节碳分析计算建筑供暖阶段的碳排放量时，很难直接获得建筑内部设备的耗电量，需要先计算建筑从热网节约的能耗，根据热力的碳排放系数（0.307 kgCO2/kWh）计算建筑物运行期间的碳排放量。151 d的供暖期内，供热面积为96 252 m2，调适后期建的供暖筑单位面积碳排放量为30.58 kgCO2/m2，调适前建筑的供暖期单位面积碳排放量为42.01 kgCO2/m2，建筑整个供暖期减少的碳排放量为11.43 kgCO2/m2，总计1 100.16 tCO2。随着建筑调适技术的日益成熟，建筑在供暖中消耗的能源量降低，供热期间的碳排放量在整个建筑生命周期中的占比降低，建筑设备消耗电能的碳排放量占比升高。建筑调适过程中，可以通过调整水泵的频率以及换热器的效率保持室内供暖需求，节约部分设备的耗电量。现有供热收费方式使供热调适在节碳方面具有意义。热计量收费方式在我国处于推广阶段，大部分城市按照面积计算取暖费用。热计量方式在消除“过量供热”现象方面发挥一定的作用，有利于采暖能耗的降低。采用热计量的收费模式使多种建筑节能技术在市场上获得明显的经济收益，有助于节能技术的推广和普及。3建筑调适节能评价体系为了更直观地展现建筑调适的节能效果，有必要建立完善的建筑调适节能评价体系。影响建筑节能效果的因素较多，节能效果与能耗数据具有直接关系，与室内参数、系统运行时间等因素有关。供热系统的调适主要通过优化换热器水泵的配置实现，在满足室内舒适度要求的前提下解决过量供热问题，因此室内环境会随着调适而发生变化，并不列入影响因素，调适不会改变建筑物的功能、人员及设备配置，室内负荷不属于影响因素。3.1影响评价体系的因素（1）调适前后实际能耗对比。建筑物节能调适前的能耗与调适后的能耗差值为建筑调适的节能量，是影响调适节能评价的主要因素，影响整个调适节能评价体系的准确性，其他影响因素主要用来对其进行修正，增加评价体系的准确性。（2）气象因素修正。通过模拟的方式计算建筑物供热系统的调适效果，不同年份不同运行时间段模拟使用的气象数据可能与现实情况不同，气象因素会对建筑能耗产生影响，需要对调适前和模拟时的气象因素进行修正。根据实测的采暖季室外平均温度、调适模拟采用的室外天气数据以及典型城市典型气象年的室外平均温度，对调适模拟前后的耗热量指标进行修正。ηw=HHDD18HHDD18' (3)式中：ηw——调适的气象修正系数；HHDD18——当地的标准采暖度日数，℃·d；HHDD18'——当地该年度的采暖度日数，℃·d。（3）供热系统运行时间修正。建筑物的供热系统被调适改造后，建筑功能等因素改变会影响建筑物供热系统的供暖策略，导致调适前后供热系统的运行时长发生改变，引发能耗改变，需要对供热系统运行时长进行修正。系统运行时间的修正系数为调适模拟的运行时间与调适前系统实际运行时间的比值。ηt=t2t1 (4)式中：ηt——供热系统运行时间修正系数；t1——建筑调适前系统的实际运行时间；t2——建筑调适模拟系统的运行时间。3.2建筑调适节能评价模型气象修正系数能够消除天气随机变化导致气温改变带来的影响，在标准或设计条件下对比节能效果；供热系统运行时间修正能够消除特殊情况下供暖时间改变以及供暖策略改变导致的供暖时间变化。通过两种思路建立建筑换热站系统调适的节能评价模型：α=(C1ηw1-C2ηw2)ηtC1×100% (5)式中：C1——建筑调适前供热系统能耗值；C2——建筑调适后供热系统能耗值；ηw1——建筑调适前建筑物当年的气象修正系数；ηw2——建筑调适后建筑物模拟的气象修正系数。通过建筑调适节能评价模型对建筑能耗数据和节能量进行修正，修正后该建筑具有19.4%的调适节能空间。4结语在严寒地区楼宇式换热站的节能调适具有很大的节能潜力，建立建筑调适节能评价模型，建筑调适的节能潜力为19.4%。随着碳达峰碳中和的不断推进，热计量方式有望在供暖中实施，严寒地区的供暖调适具有明显的经济潜力。根据影响能耗的因素提出建筑供热系统调适的节能评价体系，推动建筑调适在北方地区的发展。