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夏熱冬冷地區居住 建筑節能 設計標準

來源: 中華人民共和國建設部 時間:2005-5-16 15:42:36

夏熱冬冷地區居住建筑

節能設計標準

Design Standard for Energy Efficiency of

Residential Buildings in Hot Summer and

Cold Winter Zone

主編單位

批準部門

施行日期

JCJ 134—2001

 

中國建筑科學研究院

重    慶    大    學

中華人民共和國建設部

2001 年10月1日

關于發布行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》的通知

建標[2001] 139號

    根據建設部《關于印發(一九九九年工程建設城建、建工行業標準制訂、修訂計劃)的通知》  (建標[1999] 309號)的要求,由中國建筑科學研究院和重慶大學主編的《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》,經審查,批準為行業標準,其中3.0.3,4.0.3,4.0.4,4.0.7,4.0.8,5.0.5,6·0.2為強制性條文,必須嚴格執行。該標準編號為JCJ 134—2001,自2001年10月1日起施行。

本標準由建設部建筑工程標準技術歸口單位中國建筑科學研究院負責管理和具體解釋,建設部標準定額研究所組織中國建筑工業出版社出版。

中華人民共和國建設部

2001年7月5日

1、總則

1.0.1 為貫徹國家有關節約能源、環境保護的法規和政策,改善夏熱冬冷地區居住建筑熱環境,提高采暖和空調的能源利用效率,制定本標準。

1.0.2 本標準適用于夏熱冬冷地區新建、改建和擴建居住建筑的建筑節能設計。

1.0.3 夏熱冬冷地區居住建筑的建筑熱工和暖通空調設計必須采取節能措施,在保證室內熱環境的前提下,將采暖和空調能耗控制在規定的范圍內。

1.0.4 夏熱冬冷地區居住建筑的節能設計,除應符合本標準外,尚應符合國家現行有關強制性標準的規定。


2、術語

建筑物耗冷量指標index of cool loss of building

照夏季室內熱環境設計標準和設定的計算條件,計算出的單位建筑面積在單位時間內消耗的需要由空調設備提供的冷量。

2.0.2  建筑物耗熱量指標index Of heat loss Of building

    按照冬季室內熱環境設計標準和設定的計算條件,計算出的單位建筑面積在單位時間內消耗的需要由采暖設備提供的熱量。

2.0.3  空調年耗電量annual cooling electricity consumption

    按照夏季室內熱環境設計標準和設定的計算條件,計算出的單位建筑面積空調設備每年所要消耗的電能。

2.0.4  采暖年耗電量annual heating electricity consumption

    按照冬季室內熱環境設計標準和設定的計算條件,計算出的單位建筑面積采暖設備每年所要消耗的電能。

2.0.5  空調、采暖設備能效比(EER)energy efficiency ratio

    在額定工況下,空調、采暖設備提供的冷量或熱量與設備本身所消耗的能量之比。

2.0.6采暖度日數(HDDl8) heating degree day based on 18C

    一年中,當某天室外日平均溫度低于18C時,將低于18C的度數乘以1天,并將此乘積累加。

2.0.7  空調度日數(CDD26)cooling degree day based On 26C

    一年中,當某天室外日平均溫度高于26C時,將高于26C;的度數乘以1天,并將此乘積累加。

2.0.8  熱惰性指標(D)index Of thermal inertia

    表征圍護結構反抗溫度波動和熱流波動能力的無量綱指標,其值等于材料層熱阻與蓄熱系數的乘積。

2.0.9  典型氣象年(TMY)Typical Meteorological Year

以近30年的月平均值為依據,從近10年的資料中選取一年各月接近30年的平均值作為型氣象年。由于選取的月平均值在不同的年份,資料不連續,還需要進行月間平滑處理。

3、室內熱環境和建筑節能設計指標

冬季采暖室內熱環境設計指標,應符合下列要求:臥室、起居室室內設計溫度取  16~18℃;換氣次數取    1.0次/h。

夏季空調室內熱環境設計指標,應符合下列要求:臥室、起居室室內設計溫度取  26—28℃;換氣次數取    1.0次/h。

3.0.3  居住建筑通過采用增強建筑圍護結構保溫隔熱性能和提高采暖、空調設備能效比的節能措施,在保證相同的室內熱環境指標的前提下,與未采取節能措施前相比,采暖、空調能耗應節約50%。

4、建筑和建筑熱工節能設計

4.0.1  建筑群的規劃布置、建筑物的平面布置應有利于自然通風。

4.0.2  建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。

4.0.3  條式建筑物的體形系數不應超過0.35,點式建筑物的體形系數不應超過0.40。

4.0.4  外窗(包括陽臺門的透明部分)的面積不應過大。不同朝向、不同窗墻面積比的外窗,其傳熱系數應符合表4.0.4的規定

表4.0.4 不同朝向、不同窗墻面積比的外窗傳熱系數

 朝  向
     窗外環境

     條  件
 窗墻面

 積比

≤0.25
 窗墻面

 積比

>0.2且

≤0.30
 窗墻面

 積比

>0.3且

≤0.35
 窗墻面

 積比

>0.3且

≤0.45
 窗墻面

 積比

>0.45且

≤0.50
 

 北(偏東

 60°到偏西
   冬季最冷月室

外平均氣溫

>5℃
 

 4.7
 

  4.7
 

   3.2
 

   2.5
 
 
60°范圍)
     冬季最冷月室外平均氣溫

≤5℃
 

4.7
 

3.2
 

3.2
 

2.5
 
 
    東、  西
   無外遮陽措施
  4.7
  3.2
  
(東或西偏

北30度到偏

南60度范圍)
   有外遮陽(其太陽輻射透過率

≤20%)
 

 4.7
 

   3.2
 

   3.2
 

   2.5
 

   2.5
 
    南(偏

30度到偏西

30度范圍)
  

   4.7 

   4.7

   3.2


   2.5
 

   2.5
 
4.0.5  多層住宅外窗宜采用平開窗。

4.0.6  外窗宜設置活動外遮陽。

4.0.7  建筑物1~6層的外窗及陽臺門的氣密性等級,不應低于現行國家標準《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》田叮107規定的Ⅱ級;7層及7層以上的外窗及陽臺門的氣密性等級,不應低于該標準規定的Ⅱ級。

4.0.8  圍護結構各部分的傳熱系數和熱惰性指標應符合表

4.0.8的規定。其中外墻的傳熱系數應考慮結構性冷橋的影響,取平均傳熱系數,其計算方法應符合本標準附錄A的規定。

表4.0.8  圍護結構各部分的傳熱系數

屋頂
 

外墻
 外窗(含陽臺門

透明部分)
 分戶墻

和樓板
 底部自然通風

的架空樓板
 

戶  門
 
K≤1.0

D≥3.0

K≤0.8
 K≤1.5

D≥3.0

K≤1.0
 

按表4.0.4

的規定
 

K≤2。0
 

K≤1.5
 

K≤3.0
 
D≥2.5
 D≥2.5
 

  *注:當屋頂和外墻的K值滿足要求,但D值不滿足要求時,應按照《民用建筑熱工設計規范》CB50176—93第5.1.1條來驗算隔熱設計要求。

4.0.9  圍護結構的外表面宜采用淺色飾面材料。平屋頂宜采用

綠化等隔熱措施。

5、建筑物的節能綜合指標

5.0.1  當設計的居住建筑不符合本標準第4.0.3、4.0.4和4.0.8條中的各項規定時,則應按本章的規定計算和判定建筑物節能綜合指標。

5.0.2  本標準采用建筑物耗熱量、耗冷量指標和采暖年用電量為建筑物的節能綜合指標。

5.0.3  建筑物的節能綜合指標應采用動態方法計算。

5.0.4      建筑節能綜合指標應按下列計算條件計算。

1、  居室室內計算溫度,冬季全天18C°;夏季全天為26 C°。

2、  室外氣象計算參數采用典型氣象年。

3、  采暖和空調時,換氣次數為1.0次/h。

4、  采暖、空調設備為家用氣源熱泵空調器,空調額定能效比取2.3,采暖額定能效比取1.9。

  HDDl8

(℃·d)
 耗熱量指標

   qh

 (W/m2)
  采暖年

 耗電量

   Eh

(kWh/m2)
 CDD26

 (℃·d)
 耗冷量指標

  qc

 (W/m2)
    空調年

   耗電量

   Ec

(kWh/m2)
 
    1100
     12.5
     17.8
     100
     22.8
     19.3
 
    1200
     13.4
     20.1
     125
     24.3
     21.2
 
    1300
     14.2
     22.3
     150
     25.8
     23.0
 
    1400
     15.0
     24.5
     175
     27.3
     24.9
 
    1500
     15.8
     26.7
     200
     28.8
     26.8
 
    1600
     16.6
     29.0
     225
     30.3
     28.6
 
    1700
     17.5
     31.2
     250
     31.8
     30.5
 
    1800
     18.3
     33.4
     275
     33.3
     32.4
 
    1900
     19.1
     35.7
     300
     34.8
     34.2
 
    2000
     19.9
     37.9
  
    2100
     20.7
     40.1
 
    2200
     21.6
     42.4
 
    2300
     22.4
     44.6
 
    2400
     23.2
     46.8
 
    2500
     24.0
     49.0

5  室內照明得熱為每平方米每天0.0141kWh。室內其他得熱平均強度為4.3W/m2。

6  建筑面積和體積應按本標準附錄B計算。

5.0.5  計算出的每棟建筑的采暖年耗電量和空調年耗電量之和,不應超過表5.0.5按采暖度日數列出的采暖年耗電量和按空調度日數列出的空調年耗電量限值之和。表5.0.5    建筑物節能綜合指標的限值

  HDDl8

 (℃·d)
 耗熱量指標

   qh

(W/m2)
  采暖年

 耗電量

 Eh

(kVqh/m2)
 

 CDD26

 (℃·d)
 耗冷量指標

 qc

(W/m2)
    空調年

   耗電量

   Ec

(kWh/m2)
 
    800
     10.1
     11.1
     25
     18.4
     13.7
 
    900
     10.9
     13.4
     50
     19.9
     15.6
 
    1000
     11.7
     15.6
     75
     21.3
     17.4
 

                            6、采暖、空調和通風節能設計

6.0.1  居住建筑采暖、空調方式及其設備的選擇,應根據當地資源情況,經技術經濟分析,及用戶對設備運行費用的承擔能力綜合考慮確定。

6.0.2  居住建筑當采用集中采暖、空調時,應設計分室(戶)溫度控制及分戶熱(冷)量計量設施。采暖系統其他節能設計應符合現行行業標準《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》JCJ26中的有關規定。集中空調系統設計應符合現行國家標準《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》GB50189中的有關規定。

6.0.3  一般情況下,居住建筑采暖不宜采用直接電熱式采暖設備。

6.0.4  居住建筑進行夏季空調、冬季采暖時,宜采用電驅動的熱泵型空調器(機組),或燃氣(油)、蒸汽或熱水驅動的吸收式冷(熱)水機組,或采用低溫地板輻射采暖方式,或采用燃氣(油、其他燃料)的采暖爐采暖等。

6.0.5  居住建筑采用燃氣為能源的家用采暖設備或系統時,燃氣采暖器的熱效率應符合國家現行有關標準中的規定值。

6.0.6  居住建筑采用分散式(戶式)空氣調節器(機)進行空調(及采暖)時,其能效比、性能系數應符合國家現行有關標準中的規定值。居住建筑采用集中采暖空調時,作為集中供冷(熱)源的機組,其性能系數應符合現行有關標準中的規定值。

6.0.7  具備有地面水資源(如江河、湖水等),有適合水源熱泵運行溫度的廢水等水源條件時,居住建筑采暖、空調設備宜采用水源熱泵。當采用地下井水為水源時,應確保有回灌措施,確保水源不被污染,并應符合當地有關規定;具備可供地熱源熱泵機組埋管用的土壤面積時,宜采用埋管式地熱源熱泵。

6.0.8  居住建筑采暖、空調設備,應優先采用符合國家現行標準規定的節能型采暖、空調產品。

6.0.9  應鼓勵在居住建筑小區采用熱、電、冷聯產技術,以及在住宅建筑中采用太陽能、地熱等可再生能源。

6.0.10  未設置集中空調、采暖的居住建筑,在設計統一的分體空調器室外機安放擱板時,應充分考慮其位置有利于空調器夏季排放熱量、冬季吸收熱量,并應防止對室內產生熱污染及噪聲污染。

6.0.u  居住建筑通風設計應處理好室內氣流組織,提高通風效率。廚房、衛生間應安裝局部機械排風裝置。對采用采暖、空調設備的居住建筑,可采用機械換氣裝置(熱量回收裝置)

                                           1 總則

1.0.1  中華人民共和國節約能源法已于1998年1月1日起實行。其中第三十七條專門規定“建筑物的設計和建造應當依照有關法律、行政法規的規定,采用節能型的建筑結構、材料、器具和產品,提高保溫隔熱性能,減少采暖、制冷、照明的能耗”。建設部《建筑節能“九五”計劃和2010年規劃》、《建筑節能技術政策》規定“夏熱冬冷地區新建民用建筑2000年起開始執行建筑熱環境及節能標準”。

    夏熱冬冷地區是指長江中下游及其周圍地區(其確切范圍由現行《民用建筑熱工設計規范》GB 50176規定,下圖是該規范的附錄八“全國建筑熱工設計分區圖”中的夏熱冬冷地區部分)。該地區的范圍大致為隴海線以南,南嶺以北,四川盆地以東,包括上海、重慶二直轄市,湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部,四川、貴州二省東半部,江蘇、河南二省南半部,福建省北半部,陜西、甘肅二省南端,廣東、廣西二省區北端,涉及16個省、市、自治區。該地區面積約180萬平方公里,人口5.5億左右,國內生產總值約占全國的48%,是一個人口密集、經濟發達的地區。

    該地區夏季炎熱,冬季寒冷。近年來,隨著我國經濟的高速增長,該地區的城鎮居民紛紛采取措施,自行解決住宅冬夏季的室內熱環境問題,夏季空調冬季采暖成了一種很普遍的現象。由于該地區過去不采暖、不空調,居住建筑的設計對保溫隔熱問題不夠重視,圍護結構的熱工性能普遍很差。主要采暖設備是電暖器和暖風機,能效比很低,電能浪費很大。這種狀況如不改變,該地區的采暖、空調能源消耗必然急劇上升,將會阻礙社會經濟的發展,且不利于環境保護。因此,該地區建筑節能工作刻不容夏熱冬冷地區區域范圍緩、勢在必行。該地區正在大規模建設居住建筑,有必要制定居    住建筑節能設計標準,更好地貫徹國家有關建筑節能的方針、政策和法規制度,節約能源,保護環境,改善居住建筑熱環境,提高采暖和空調的能源利用效率。   

    1.0.2  本標準的內容主要是對夏熱冬冷地區居住建筑從建筑、熱工和暖通空調設計方面提出節能措施,對采暖和空調能耗規定制指標。   

    1.0.3  夏熱冬冷地區過去是個非采暖地區,建筑設計不考慮采暖的要求,更談不上夏季空調降溫。建筑圍護結構的熱工性能差,室內熱環境質量惡劣,采暖、空調能源利用效率低。本標準具有雙重意義,首先是要保證室內熱環境質量,提高人民的居住水平;同時要提高采暖、空調能源利用效率,貫徹執行國家可持    續發展戰略,實現節能50%的目標。   

    1.0.4  本標準對夏熱冬冷地區居住建筑的有關建筑、熱工、采暖、通風和空調設計中所采取的節能措施和應該控制的能耗指標作出了規定,但建筑節能涉及的專業較多,相關專業均制定了相應的標準,也規定了節能規定.所以,該地區居住建筑節能設計,除符合標準外,尚應符合國家現行的有關強制性標準.

 

                                          2  術    語

    2.0.1  建筑物耗冷量指標用符號g,表示,單位W/m2。如果用穩態的方法計算,qc是一個固定的值。本標準采用的是動態計算方法,所以不同時間的建筑物耗冷量指標是變化的。為了使用上的方便,這里的建筑物耗冷量指標是將建筑物在一年中最熱月份一個月的耗冷量(kWh)除以該月的小時數和建筑面積所獲得的值。在實際使用中,這個指標主要用來衡量建筑圍護結構熱工性能的優劣。將建筑耗冷量指標乘以一個月的小時數和建筑面積,再除以所用空調設備的最熱月平均能效比,就可以得出該建筑物最熱月份的空調耗電量。

    2.0.2  建筑物耗熱量指標用符號qh表示,單位W/m2。由于采用了動態計算方法與上述建筑物耗冷量指標一樣,不同時間的建筑物耗熱量指標qh也是變化的。這里的建筑物耗熱量指標是將建筑物在一年中最冷月份一個月的耗熱量(kWh)除以該月的小時數和建筑面積所獲得的值。在實際使用中,這個指標主要用來衡量建筑圍護結構熱工性能的優劣。將建筑耗熱量指標乘以一個月的小時數和建筑面積,再除以所用采暖設備的最冷月平均能效比,就可以得出該建筑物最冷月的采暖耗電量。

    2.0.3  為了將夏季臥室和起居室的空氣溫度控制在設計指標26C并保持每小時一次的通風換氣量,空調設備或系統要消耗一定量的電能,將空調設備或系統消耗的電量除以建筑面積,就得到空調年耗電量正。,正。的單位kW·h/m2。

    2.0.4  為了將冬季臥室和起居室的溫度控制在設計指標18C并 保持每小時一次的通風換氣量,采暖設備或系統要消耗一定量的電能,將采暖設備或系統消耗的電量除以建筑面積,就得到采暖年耗電量Eh,Eh的單位kW·h/m2。

    2.0.6  室外空氣溫度是隨時變化的,每天都有一個不同的日平均溫度。一年365個日平均溫度中,有些高于18C,有些低于18C。將每一個低于18C的日平均溫度與18C之間的差乘以1天,然后累加起來,就得到了以18℃為基準的采暖度日數HDDl8。

    一個地方的采暖度日數HDDl8大致反映了該地氣候的寒冷程度。本標準根據HDDl8來確定當地居住建筑的建筑物耗熱量指標qh和采暖年耗電量Eh。

    2. 0. 7  一年365個日平均溫度中,有些高于2613,有些低于26C。將每一個高于26C的日平均溫度與26C之間的差乘以1天,然后累加起來,就得到了以26℃為基準的空調度日數CDD26。

    一個地方的空調度日數CDD26大致反映了該地氣候的炎熱程度。本標準根據CDD26來確定當地居住建筑的建筑物耗冷量指標qc。和空調年耗電量正co

    2. 0. 8  熱惰性指標(D)是表征圍護結構抵抗熱流波和溫度波

    在材料層中傳播的一個無量綱數,其值等于各材料層熱阻與其蓄熱系數的乘積之和,即D二.ER·S,及為圍護結構材料層的熱阻,S為對應材料層的蓄熱系數。

    2. 0. 9  對建筑物進行全年動態能量模擬分析時,要輸入氣象資料。一般應用典型氣象年、能量計算氣象年(Weather Year for  Energy Calculations—WYEC)等。本標準應用典型氣象年進行分析計算。

 

                         3  室內熱環境和建筑節能設計指標

  3.0.1~3.0.2  改善居住建筑室內熱環境質量,同時提高能源利用效率,實現建筑節能,是本標準的兩大基本目標之一,因此單列一章確定室內熱環境和建筑節能設計指標。

    室內熱環境質量的指標體系包括溫度、濕度、風速、壁面溫度等多項指標。本標準只提了溫度指標和換氣指標,原因是考慮到一般住宅極少配備集中空調系統,濕度、風速等參數實際上無法控制。另一方面,在室內熱環境的諸多指標中,最起作用的是溫度指標,換氣指標則是從人體衛生角度考慮必不可少的指標。所以只提了空氣溫度指標和換氣指標。

    居室溫度夏季控制在26~28C,冬季控制在16~18C,和該地區原來惡劣的室內熱環境相比,要求是比較高的,基本達到了熱舒適的水平,與目前該地區住宅的夏熱冬冷狀況比,提高幅度比較大,實現了跨越式的發展。這是考慮到該地區經濟發展比較快,居民對改善居住條件的要求很迫切,而建筑物的設計基準期為50年,因此居室溫度指標定得適度超前。調查表明,目前使用空調器的家庭,空調運行的設定溫度大多數為26 C°左右,也有一些青年家庭空調設定溫度為24 C°。冬季采暖的室溫還少有18 C°那么高的要求,但在以坐姿為主的室內活動情況下,維持室內冬季的熱舒適,18C是必要的。

    換氣次數是室內熱環境的另外一個重要的設計指標,冬、夏季室外的新鮮空氣進入室內一方面有利于確保室內的衛生條件,但另一方面又要消耗大量的能量,因此要確定一個合理的換氣次數。

    在《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》GB50198中,規定的不同等級旅游旅館客房換氣量為:一級客房每人每小時50m3;二級客房40m3;三級客房30m3。美國ASHRE標準 (62—1989)推薦的住宅居室換氣量為每人每小時45.5m3。住宅建筑的層高為2.5m以上,按人均居住面積15m2計算,1小時換氣1次,人均占有新風37.Sm3。接近二級客房的水平。根據通風方程,空氣污染源散發的污染物量,CN是室內空氣衛生標準所允許的污染物濃度,Cw是室外空氣中的污染物濃度。由于住宅內的物品、人員活動比賓館客房復雜,室內空氣污染源散發的污染物量明顯大于客房。因此,盡管人均新風量接近二級客房,但室內空氣品質會明顯不及二級客房。夏熱冬冷地區濕熱的特點,使細菌繁殖速度比干燥的北方快得多。要達到相當的室內衛生條件,夏熱冬冷地區居住建筑的通風換氣量必須比北方多。另外,夏熱冬冷地區冬季的室內外溫差比北方小得多,采暖期間由通風換氣帶來的熱損失也比北方小得多。潮濕是夏熱冬冷地區氣候的一大特點。在室內熱環境主要設計指標中雖然沒有明確提出相對濕度設計指標,但并非完全沒有考慮潮濕問題。實際上,在空調機運行的狀態下,室內很少會出現感覺潮濕的情況。本標準夏季室內溫度定得比較低,這意味著空調機運行的時間較長,因此在大部分時間內,室內的潮濕問題也已經得到了解決。 

    3.0.3  夏熱冬冷地區過去的居住建筑,冬夏兩季室內的熱環境質量很差。實施本標準可以大大改善冬夏兩季的室內熱環境質量,提高人民的居住水平。為了滿足本標準提出的室內熱環境要求,居住建筑必須采取采暖和空調措施,而采取采暖和空調措施就必然要消耗能源。以往夏熱冬冷地區居住建筑的設計,不考慮采暖、空調的需要,建筑圍護結構的熱工性能很差。傳統的建筑圍護結構是240普通粘土磚墻、簡單架空屋面和單層玻璃的鋼窗,它們的傳熱系數K分別為1.96、1.66和6.6W/(m2·K)居民冬季常用電暖器采暖,夏季使用的空調器能效比也不高。如果這種狀況不從根本上改變,要保證主要居室冬天16—18℃、夏天26~281E,采暖和空調的能源消耗量將是非常大的。因此必須從建筑圍護結構和采暖、空調設備兩方面人手,采取一定的節能措施,提高采暖、空調能源利用效率。只有這樣才能做到一方面大大提高人民的居住水平,另一方面也貫徹執行了國家可持續發展戰略。

    本標準提出節能50%的目標,與我國采暖地區當前的節能目標一致,是一個比較合理的目標。制定北方采暖地區的居住建筑建筑節能標準時,有一個比較實在的基礎能耗,而制定夏熱冬冷地區居住建筑建筑節能標準時,缺乏這樣一個實實在在的基礎能耗。本標準按該地區居住建筑傳統的建筑圍護結構,在保證主要居室冬天18C、夏天26C的條件下,冬季用能效比為1的電暖器采暖,夏季用額定制冷工況時的能效比為2.2的空調器降溫,計算出一個全年采暖、空調能耗,將這個采暖、空調能耗作為基礎能耗。在這個基礎上確定節能居住建筑全年采暖、空調能耗降低50%的節能目標,再按這一節能目標對建筑、熱工、采暖和空調設計提出節能的措施要求。實施建筑節能一方面可以節省建筑的采暖、空調運行費用,但另一方面也確實要增加建筑的造價。因此在確定節能目標和提出具體措施時要綜合考慮兩方面的因素。夏熱冬冷地區地域遼闊,地區間的經濟發展水平,城鎮建設水平相差很大。有些地區建筑節能工作已經開展得很有成績,建造節能建筑的經驗已經比較豐富。而有些地區建筑節能工作則剛剛起步,情況差異很大。本標準只是從建筑圍護結構和采暖、空調設備兩方面提出了節能指標要求,并不規定達到這些指標的具體技術措施,因此各地要根據當地的實際情況,采取經濟合理的技術措施,在保證達到節能目標的同時,盡可能地降低建筑造價。節能50%住宅的節能投資增長率一般可控制在10%左右。例如,重慶市天奇花園為國家級節能示范工程,該工程采用KPl頁巖多孔磚、高性能保溫砂漿外保溫、塑鋼雙玻窗、覆土種殖屋面、有組織的通風換氣等節能措施。該工程已通過建設部組織的鑒定驗收,其節能率超過50%,經測算其節能投資增長率為7.5%。又如,南京金墻花苑02棟是江蘇省較早期的節能試點建筑,外圍護結構構造如下:塑鋼窗,南向單玻,北向雙玻;窗墻面積比南、西、北向分別接近0.35、0.30、0.25;墻體傳熱阻在0.67—0.72之間(K二1.39~1.49);屋面傳熱阻1.26(K二0.79);屋面、墻體D值均符合國家標準,總建筑面積3553m2。與面積2856m2的同類型普通建筑清江小區2—12棟相比,土建單方造價高25.12元,折合5.49%。


   金墻花苑02棟
 清江小區2—12棟
     對比結果
 
  決算造價
 單方造價
   決算造價
 單方造價
 單位價差
     %
 
土建
 1741274.17
 490.11
 1328279.48
 464.99
 25.12
     5.5
 
定額基價
 655755.92
 184.57
 442313.03
 154.84
 29.73
     19.2
 
基礎工程直接費
   80062.59
   22.54
 66898.03
   23.42
   -0.88
   -3.76
 
墻體工程直接費
 193128.03
 54.36
 132346.68
 46.33
 8.03
 17.33
 
梁柱工程直接費
   45948.86
   12.93
 39581.57
   13.86
   -0.93 
   -6.71
 
樓地面工程直接費
 105601.21
 29.72
 96680.27
 33.84
 -4.12
 -12.17
 
屋面工程直接費
   48190.40
   13.85
 24701.71
   8.65
   5.20
   60.12
 
門窗工程直接費
 116161.33
 32.70
 45608.79
 15.97
 16.73
 104.76
 
地材價差
 154868.70
 43.60
 106436.70
 37.26
 6.34
 17.02
 
綜合間接費
 219854.78
 61.88
 138477.52
 48.48
 13.40
 27.64
 
計劃利潤
   57283.34
   16.12
 58422.77
   20.45
   -4.33
   -21.17
 
獨立費
 175477.90
 49.39
 105658.10
 36.99
 12.40
 33.52
 

按本標準第四章規定的圍護結構節能設計指標,某些單項措施的費用情況大致如下:塑料單玻窗傳熱系數可達到4.7,單價為250元/m2左右;塑料雙玻窗傳熱系數可達到3.2,單價為50元/m2左右(斷熱鋁合金型材雙玻窗的傳熱系數也可達3.2,價格比塑料雙玻窗高);傳熱系數達到2.5的塑料中空玻璃窗,單價在450元/m2左右。外墻采用水泥砂漿+矩形多孔空心磚+保溫砂漿的構造,傳熱系數可達到1.4左右,節能增加費用約15元/m2墻面面積;如采用聚苯乙烯泡沫塑料作外墻外保溫,墻體的傳熱系數可以降得很低,每平方米墻面面積的保溫造價120元左右。屋面采用3cm厚的聚苯板做保溫層,傳熱系數可達到1.0左右,節能增加費用50元/m2屋面面積。

    建筑圍護結構的節能技術措施多種多樣,各地都會有各自的地方材料、產品和技術。隨著建筑節能工作的廣泛開展,本標準規定的節能50%的目標完全可能被突破也可以得到控制。

 

                                    4  建筑和建筑熱工節能設計   

    4.0.1  組織好建筑物室內外春秋季和夏季涼爽時間的自然通風,不僅有利于改善室內的熱舒適程度,而且可減少開空調的時間有利于降低建筑物的實際使用能耗,因此在建筑單體設計和群體總平面布置時,考慮自然通風是十分必要的。

    4.0.2  太陽輻射得熱對建筑能耗的影響很大,夏季太陽輻射得熱增加制冷負荷,冬季太陽輻射得熱降低采暖負荷。由于太陽高度角和方位角的變化規律,南北朝向的建筑夏季可以減少太陽輻射得熱,冬季可以增加太陽輻射得熱,是最有利的建筑朝向。但由于建筑物的朝向還要受到許多其他因素的制約,不可能都作到南北朝向,所以本條用了“宜”字。

    4.0.3  建筑物體形系數是指建筑物的外表面積和外表面積所包的體積之比。體形系數的大小對建筑能耗的影響非常顯著。體形系數越小,單位建筑面積對應的外表面積越小,外圍護結構的傳熱損失越小。從降低建筑能耗的角度出發,應該將體形系數控制在一個較低的水平上。   但是,體形系數不只是影響外圍護結構的傳熱損失,它還與建筑造型,平面布局,采光通風等緊密相關。體形系數過小,將制約建筑師的創造性,造成建筑造型呆板,平面布局困難,甚至損害建筑功能。因此權衡利弊,兼顧不同類型的建筑造型,將條式建筑的體形系數定在0.35,點式建筑定在0.40。超過規定的體形系數時,則要求提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能,并按照本標準第五章的規定計算建筑物的節能綜合指標,審查建筑物的采暖和空調年耗電量是否能控制在規定的范圍內,確保實現現階段節能50%的目標。

4.0.4  普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫隔熱性能比外墻差很多,夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射熱也比外墻多得多,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節能的角度出發,必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光要求作為窗墻面積比的確定原則,表4.0.4中規定的數值能滿足較大進深房間的采光要求。在北方地區《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》JGJ26規定北向窗墻比不大于0.25,南向不大于0.35。但在夏熱冬冷地區人們無論是過渡季節還是冬、夏兩季普遍有開窗加強房間通風的習慣。一是自然通風改善了室內空氣品質;二是夏季在兩個連晴高溫期間的陰雨降溫過程或降雨后連晴高溫開始升溫過程的夜間,室外氣候涼爽宜人,加強房間通風能帶走室內余熱和積蓄冷量,可以減少空調運行時的能耗。這都需要較大的開窗面積。此外,南窗大有利于冬季日照,可以通過窗口直接獲得太陽輻射熱。參考近年小康住宅小區的調查情況和重慶、江蘇、上海等地方標準的規定,窗墻面積比一般宜控制在0.35以內,如窗的熱工性能好,窗墻面積比可適當提高。這樣也給建筑設計以更大的靈活性。考慮到上海、南京、合肥、武漢等地冬季一般室外平均風速都大于2.5m/s,西部重慶、成都地區冬、夏季室外平均風速一般在1.5m/s左右,且西部冬季室外氣溫比上海、南京、合肥、武漢等地偏高3~7℃,因此,北向將窗墻面積比分為二個等級。東、中部地區北向窗墻面積比規定為不超過0.25,而西部地區由于室外風速小,尤其是夜間靜風率高,如果南北向窗墻面積比相差過大,則不利于夏季穿堂風的形成。另外窗口面積過小,容易造成室內采光不足,象西南這一地區冬季平均日照率≤25%,全年陰雨天很多,在緯度低的這一地區增大南窗的冬季太陽輻射所提供的熱量對室內采暖的作用有限,而且經過DOE—2程序計算和工程實測,由于冬季北向季風小,單位面積的北窗熱損失并不明顯大于南窗。另外,窗口面積太小,所增加的室內照明用電能耗,將超過節約的采暖能耗。因此,西南地區在進行圍護結構節能設計時,不宜過分依靠減少窗墻面積比,應重點是提高窗的熱工性能。近年來居住建筑的窗墻面積比有越來越大的趨勢,這是因為商品住宅的購買者大都希望自己的住宅更加通透明亮。考慮到臨街建筑立面美觀的需要,窗墻面積比適當大些是可以的。但當窗墻面積比超過規定數值時,應首先考慮減小窗戶(含陽臺透明部分)的傳熱系數,如采用單框雙玻或中空玻璃窗,并加強夏季活動遮陽;其次可考慮減小外墻的傳熱系數。大量的調查和測試表明,太陽輻射通過窗戶直接進入室內的熱量是造成夏季室內過熱的主要原因,日本、美國、歐洲以及香港等國家和地區都把提高窗的熱工性能和遮陽控制作為夏季防熱,降低住宅空調負荷的重點,居住建筑普遍在窗外安裝有遮陽設施。因此,應該把窗的遮陽作為夏季節能的一個重點措施來考慮。條文中對西(東)向窗墻面積比限制較嚴,因為夏季太陽輻射在西(東)向最大。不同朝向墻面太陽輻射強度的峰值,以西 (東)向墻面為最高,西南(東南)向墻面次之,西北(東北向又次之,南向墻更次之,北向墻為最小。因此,嚴格控制西(東)向窗墻面積比限值是合理的,對南向窗墻面積比限值放得比較松,也符合這一地區居住建筑的實際情況和人們的生活習慣。

    表4.0.4對外窗的傳熱系數和窗戶的遮陽太陽輻射透過率作嚴格的限制,是夏熱冬冷地區建筑節能設計的特點之一。在放寬窗墻面積比限值的情況下,必須提高對外窗熱工性能的要求,才能真正做到住宅的節能。技術經濟分析也表明,提高外窗熱工性能,所需資金不多,每平方米建筑面積約10~20元,比提高外墻熱工性能的資金效益高3倍以上。同時,放寬窗墻面積比,提高外窗熱工性能,給建筑師和開發商提供了更大的靈活性,以滿足這一地區人們提高居住建筑水平的要求。

    4.0.5  平開窗的開啟面積大,有利于自然通風。同時為了保證采暖、空調時住宅的換氣次數得以控制,要求窗戶及陽臺門具有良好的氣密性,一般而言平開窗的氣密性比推拉窗好。

    4.0.6  夏季透過窗戶進入室內的太陽輻射熱構成了空調負荷的主要部分,設置外遮陽是減少太陽輻射熱入室內的一個有效措施。冬季透過窗戶進入室內的太陽輻射熱可以減小采暖負荷,所以設置活動式外遮陽是比較合理的。常用遮陽設施的太陽輻射熱透過率可參見下表

     窗簾內遮陽
     活動外遮陽
 
    外窗類型
     淺色較緊

    密織物
    淺色緊

    密織物
    鋁制百葉

   卷簾(淺色)
   金屬或木制百葉

   卷簾(淺色)
 
    單層普通玻璃窗:

     3--6mm厚玻璃

   45
 

   35
 

   9
 

   12
 
單框雙層普通玻璃窗:

3十3mm厚玻璃

6十6mm厚玻璃
 

   42

   42
 

   35

   35
 

   9

   13
 

   13

   15
 

4.0.7  為·了保證采暖、空調時住宅的換氣次數得以控制,要求外窗及陽臺門具有良好的氣密性。現行國家標準《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》GB7107—86規定的Ⅲ級所對應的空氣滲透數據是:在lOPa壓差下,每小時每米縫隙的空氣滲透量在1.5~2.5m》之間;Ⅱ級所對應的空氣滲透數據是:在lOPa壓差下,每小時每米縫隙的空氣滲透量在0.5~1.5m3之間。

4.0.8  對一般的居住建筑,體形系數符合4.0.3條規定,當窗墻比和外窗的熱工性能滿足表4.0.4的規定,墻和屋頂等的熱工性能滿足表4.0.8的規定時,編制標準過程中大量的動態計算結果表明,此類量大面廣居住建筑采暖、空調年耗電量能滿足節能50%的要求,對這些建筑無需再用動態方法進行計算。當外墻和屋頂采用含有輕質的絕熱材料的復合結構時,會出現熱惰性指標值很低的情況。這樣,在夏季不開啟空調機的自然通風條件下,屋頂和外墻的內表面最高計算溫度有可能高于《民用建筑熱工設計規范》GB50176—93的規定。為了避免出現這種情況,并提高采暖和空調時室內溫度的穩定性,在表4.0.8中,根據不同的傳熱系數,規定屋頂和外墻的熱惰性指標不應低于3.0和2.5。

    但是,不是所有的采用含有輕質的絕熱材料的復合結構的外墻和屋頂都能滿足熱惰性指標值高于2.5的,出現這種情況時,屋頂和外墻的內表面溫度應按照《民用建筑熱工設計規范》 GB50176—93的規定核算一下。《民用建筑熱工設計規范》GB50176—93的關于屋頂和外墻的內表面溫度的規定是最求,各地可以根據實際情況,適當提高要求。

    表4.0.8中外窗的傳熱系數限值按照表4.0.4的規定取值,即根據不同的朝向和窗墻比,確定不同的傳熱系數限值。單框單玻PVC塑料窗的傳熱系數可滿足規定的4.7W/(m2·K)。單框(PVC塑料和斷熱鋁合金等)雙玻窗的傳熱系數可滿足規定的3.2W/(m2·K)。使用雙玻窗是一種發展的方向,是夏熱冬冷地區節能居住建筑兼顧通透明亮和節能,放寬窗墻面積比,提高外窗熱工性能的主要技術途徑。因為外窗是圍護結構各部分中熱工性能最差的部分,提高外窗的熱工性能,常常是大幅度提高整個圍護結構熱工性能的捷徑。另外,提高外窗的熱工性能的節能投資回收期也是最短的。之所以還允許使用傳熱系數為4.7W/(m2·K)的單框單玻窗,主要是考慮到該地區地域遼闊,經濟和技術發展不平衡,本標準要考慮到在整個地區的可行性。

    夏熱冬冷地區是一個相當大的地區,區內各地的氣候差異然很大。在進行節能建筑圍護結構熱工設計時,既要滿足冬季保溫,又要滿足夏季隔熱的要求。采用平均傳熱系數,即按面積加權法求得外墻的傳熱系數,考慮了圍護結構周邊混凝土梁、柱、剪力墻等“熱橋”的影響,以保證建筑在夏季空調和冬季采暖時通過圍護結構的傳熱損失與傳熱量小于標準的要求,不致于造建筑耗熱量或耗冷量的計算值偏小,使設計的建筑物達不到預期的節能效果。

    將這一地區屋面和外墻的傳熱系數值統一定為1.0(或0.8)W/(m2·K)和1.5(或1.0)W/(m2·K),并不是沒有考慮這一地區的氣候差異。重慶、成都、湖北(武漢)、江蘇(南京)、上海等的地方節能標準反映了這一地區的氣候差異,這些標準對屋面和外墻的傳熱系數的規定與本標準基本上是一致的。

    無錫、重慶、成都等地節能居住建筑幾個試點工程的實際測試數據和DOE-2程序能耗分析的結果都表明,在這一地區當改變圍護結構傳熱系數時,隨著K值的減小,能耗指標的降低并非按線性規律變化,當屋面K值降為1.OW/(m2·K),外墻平均K值降為1.5W/(m2·K)時,再減小K值對降低建筑能耗的作用已不明顯。因此,本標準考慮到以上因素和降低圍護結構的K值所增加的建筑造價,認為屋面K值定為1.0(或0.8)W/(m2·K),外墻K值為1.5(或1.0)W/(m2·K),在目前情況下對整個地區都是比較適合的。

    本標準對墻體和屋頂傳熱系數的要求是不太高的。主要原因是要考慮整個地區的經濟發展的不平衡性。某些經濟不太發達的省區,節能墻體主要靠使用空心磚和保溫砂漿等材料,使用這類材料,進一步降低K值就要顯著增加墻體的厚度,造價會隨之

  大幅度增長,節能投資的回收期延長。但對于某些經濟發達的省區,可能會使用高效保溫材料來提高墻體的保溫性能,例如采取聚苯乙烯泡沫塑料做墻體外保溫。采用這樣的技術,進一步降低墻體的K值,只要增加保溫層的厚度即可,造價不會成比例增加,所以進一步降低K值是可行的,也是經濟的。屋頂的情況也是如此。如果采用聚苯乙烯泡沫塑料做屋頂的保溫層,保溫層適當增厚,不會大幅度增加屋面的總造價,而屋面的K值則會明顯降低,也是經濟合理的。

    建筑物的使用壽命比較長,從長遠來看,應鼓勵圍護結構采用較高檔的節能技術和產品,熱工性能指標突破本標準的規定。

  經濟發達的地區,建筑節能工作開展得比較早的地區,應該往這個方向努力。規定熱惰性指標不小于3.0或2.5是考慮了夏熱冬冷地區的特點。這一地區夏季外圍護結構嚴重地受到不穩定溫度波作用,例如夏季實測屋面外表面最高溫度南京可達62℃,武漢64℃,重慶6112以上,西墻外表面溫度南京可達51℃,武漢55℃,重慶56℃以上,夜間圍護結構外表面溫度可降至25℃以下,對處于這種溫度波幅很大的非穩態傳熱條件下的建筑圍護結構來說,只采用傳熱系數這個指標不能全面地評價圍護結構的熱工性能。傳熱系數只是描述圍護結構傳熱能力的一個性能參數,是在穩態傳熱條件下建筑圍護結構的評價指標。在非穩態傳熱的條件下,圍護結構的熱工性能除了用傳熱系數這個參數之外,還應該用抵抗溫度波和熱流波在建筑圍護結構中傳播能力的熱惰性指標D來評價。

    本標準規定D不小于3.0或2.5是因為目前圍護結構采用輕質材料越來越普遍。當采用輕質材料時,雖然其傳熱系數滿足標準的規定值,但熱惰性指標D可能達不到標準的要求,從而導致圍護結構內表面溫度波幅過大。武漢、成都、重慶榮昌、上海徑南小區等節能建筑試點工程建筑圍護結構熱工性能實測數據表明,夏季無論是自然通風、連續空調還是間歇空調,磚混等厚重結構與加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊中型結構以及3D板等輕型結構相比,外圍護結構內表面溫度波幅差別很大。在滿足傳熱系數規定的條件下,連續空調時,空心磚加保溫材料的厚重結構外墻內表面溫度波幅值為1~1.5C,加氣混凝土外墻內表面溫度波幅為1.5~2.2℃,空心混凝土砌塊加保溫材料外墻內表面溫度波幅為1.5~2.5C,3D板外墻內表面溫度波幅為2.0~3.0C。在間歇空調時,內表面溫度波幅比連續空調要增加1℃。自然通風時,輕型結構外墻和屋頂的內表面使人明顯地感到一種烘烤感。例如在重慶榮昌節能試點工程,采用加氣混凝土175mm作為屋面隔熱層,屋面總熱阻達到1.07m2·K/W,但因屋面的熱穩定性差,其內表面溫度達37.3℃,空調時內表面溫

度最高達31℃,波幅大于3℃。因此,本條目規定屋面和外墻的D值不應小于3.0或2.5,是為了防止因采用輕型結構D值減小后,室內溫度波幅過大以及在自然通風條件下,屋面和東西外墻在夏季內表面溫度可能高于夏季室外計算溫度最高值,不能滿足《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93的規定。

    本標準對樓板和分戶墻提出了保溫性能的要求。這是因為在夏熱冬冷地區,采暖、空調是居民的個人行為,如果相鄰的住戶不采暖、空調,而樓板和分戶墻的保溫性能又太差,對采暖、空調戶是不太公平合理的。在樓板和分戶墻上采取一些措施,達到表4.0.8的要求是不困難的,而且增加造價不多。

    4.0.9  采用淺色飾面材料的圍護結構外墻面,在夏季有太陽直射時,能反射較多的太陽輻射熱,從而能降低空調時的得熱量和自然通風時的內表面溫度,當無太陽直射時,它又能把圍護結構內部在白天所積蓄的太陽輻射熱較快地向外天空輻射出去,因此,無論是對降低空調耗電量還是對改善無空調時的室內熱環境都有重要意義。采用淺色飾面外表面建筑物的采暖耗電量雖然會有所增大,但夏熱冬冷地區冬季的日照率普遍較低,兩者綜合比較,突出矛盾仍是夏季。水平屋頂的日照時間最長,太陽輻射照度最大,由屋頂傳給屋內的熱量最多,是建筑物夏季的最不利朝向。綠化屋頂是解決屋頂隔熱問題非常有效的方法,它的內表面溫度低且晝夜穩定。當然綠化屋頂在結構設計上要采取一些特別的措施。

 

 

 

 

                                 5  建筑物的節能綜合指標

    5.0.1  本標準為居住建筑提供了兩條節能設計達標的途徑,一條途徑是符合第四章的規定,另一條途徑是滿足第五章的要求。第四章列出的是居住建筑節能設計的規定性指標。對大量的居住建筑,它們圍護結構的熱工性能、窗墻面積比和體形系數等都能符合第四章的有關規定,這樣的居住建筑屬于所謂的“典型”居住建筑,它們的采暖、空調能耗已經在編制本標準的過程中經過了大量的計算,節能50%的目標是有保證的,不必再進行本章所規定的計算。

    本章列出的是居住建筑節能設計的性能性指標。對于那些在某些方面不符合第四章有關規定的居住建筑,本標準具有一定的靈活性。這類居住建筑可以采取在其他方面增強措施的方法,仍然達到節能50%的目標。例如一棟建筑的體形系數超過了第四章的規定,它可以采取提高圍護結構熱工性能的方法,仍然達到節能50%的目標。但是對這一類建筑就必須經過計算證明它達到了本章規定的性能性指標要求,才能判定其能滿足節能50%的要求。

    5.0.2  建筑物的耗熱量、耗冷量指標綜合反映了建筑設計和圍護結構熱工性能的優劣,因此是節能建筑的重要控制指標。圍護結構熱工性能好的居住建筑,在不配備采暖、空調設備的條件下,冬夏季的室內溫度情況也要比一般居住建筑好。建筑節能除了改善建筑圍護結構的熱工性能之外,提高空調、采暖設備的效率也是一個很重要的方面。夏熱冬冷地區冬季室內外溫差比北方嚴寒和寒冷地區小得多,改善建筑圍護結構的熱工性能所發揮的節能作用不如嚴寒和寒冷地區大,因此提高空調、采暖設備的效率顯得更加重要。按照本標準設定的計算條件,在計算出來全年采暖和空調所節約的50%能耗中,建筑圍護結構的貢獻略低于25%,采暖空調系統略高于25%。因此要控制空調和采暖年耗電量,真正達到節能50%的目的,必須使用高效率的空調和采暖設備或系統。

    本標準沒有明確劃定采暖期和空調期,而是用空調和采暖年耗電量作為控制指標,主要原因是夏熱冬冷地區的居住建筑目前極少配備集中供熱和供冷系統,降溫和采暖基本上是居民的個人行為,春、秋兩季,氣溫突降或驟升時,不論是否已到了所謂的采暖期或空調期,居民都有可能開啟冷暖型空調器采暖或降溫。  空調、采暖設備的運行時間很集中,用電的峰值負荷對電網的壓力很大,除了耗電量之外,空調、采暖的用電負荷也是一個重要指標,設計時應予以足夠的重視。

    5.0.3  由于夏熱冬冷地區的氣候特性,室內外溫差比較小,一天之內溫度波動對圍護結構傳熱的影響比較大,尤其是夏季,白天室外氣溫很高,又有很強的太陽輻射,熱量通過圍護結構從室外傳人室內;夜里室外溫度下降比室內溫度快,熱量有可能通過圍護結構從室內傳向室外。由于這個原因,為了比較準確地計算采暖、空調負荷,并與現行國標《采暖通風與空氣調節設計規范》GBJl9保持一致,需要采用動態計算方法。動態的計算方法有很多,暖通空調設計手冊里的冷負荷計算法就是一種常用的動態的計算方法。

    本標準采用了反應系數計算方法,并采用美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發的n)E—2軟件作為計算工具。DOE—2用反應系數法來計算建筑圍護結構的傳熱量。反應系數法是先計算圍護結構內外表面溫度和熱流對一個單位三角波溫度擾量的反應,計算出圍護結構的吸熱、放熱和傳熱反應系數,然后將任意變化的室外溫度分解成一個個可迭加的三角波,利用導熱微分方程可迭加的性質,將圍護結構對每一個溫度三角波的反應迭加起來,得到任意一個時刻圍護結構表面的溫度和熱流。

     當室內溫度恒為零,室外側有一個單位等腰三去來計算建筑圍護結構的傳熱量。反應角波形溫度擾量時,從作用時刻算起,單位面積壁體時所吸收的熱量,稱為壁體外表面的吸熱反應系數,用符號X(j)表示;通過單位面積壁體逐時傳人室外側板壁的反應系數室內的熱量,稱為壁體傳熱反應系數,用符號y(i)表示;與上述情況相反,當室外溫度恒為零,室內側有一個單位等腰三角波形溫度擾量作用時,從作用時刻算起,單位面積壁體內表面逐時所吸收的熱量,稱為壁體內表面的吸熱反應系數,用符號Z(j)表示;通過單位面積壁體逐時傳至室外的熱量,仍稱為壁體傳熱反應系數,數值與前一種情況相等,固仍用符號y(j)表

    傳熱反應系數和內外壁面的吸熱反應系數的單位均為W/(m2·℃),符號括號中的j=0,1,2……,表示單位擾量作用時刻以小時。一般情況均取1小時,所以X(5)就表示單位擾量作用時刻以后5小時的外壁面吸熱反應系數。

    反應系數的計算可以參考專門的資料或使用專門的計算機程序,有了反應系數后就可以利用下式計算第,2個時刻,室內從室外通過板壁圍護結構的傳熱得熱量HG(n)

    DOE-2軟件可以模擬建筑物采暖、空調的熱過程。用戶可以輸入建筑物的幾何形狀和尺寸,可以輸入建筑圍護結構的細節,可以輸入室內人員、電器、炊事、照明等的作息時間,可以輸入一年8760個小時的氣象數據,可以選擇空調系統的類型和容量等等參數。DOE-2根據用戶輸入的數據進行計算,計算結果以各種各樣的報告形式來提供。

    5.0.4  本標準第五章的目的是審查那些不完全符合第四章規定的居住建筑是否也能滿足節能50%的要求。為了在不同的建筑之間建立起一個公平合理的可比性,并簡化審查工作量,本條特意規定了計算的標準條件。

    計算時取臥室和起居室室內溫度,冬季全天為1812,夏季全天為2612,換氣次數為1.0次/小時,其他房間不控溫。

    采暖設備的額定能效比取1.9,主要是考慮冬季采暖設備部分使用家用冷暖型(風冷熱泵)空調器,部分仍使用電熱型采暖器;空調設備額定能效比取2.3,主要是考慮家用空調器國家標準規定的最低能效比。

    在計算中取比較低的設備額定能效比,有利于突出建筑圍護結構在建筑節能中的作用。由于夏熱冬冷地區室內采暖、空調設備的配置實際上是居民個人的行為,本標準實際上能控制的主要是建筑圍護結構,所以在計算中適當降低設備的額定能效比對居住建筑實際達到節能50%的目標是有利的。

    居住建筑的內部得熱在冬季可以減小采暖負荷,在夏季則增大空調負荷。在計算時將內部得熱分為照明和其他(人員、家電、炊事等)兩類來考慮。對人員、炊事和家電得熱還分別考慮采暖空調和非采暖空調房間的情況。

    室內得熱的多少隨機性很強,在計算中取定值,與實際情況是有出入的。但是為了使不同的建筑之間具有可比性,本標準規定在計算中取定值。

    在計算中室內照明得熱按每平米每天耗電0.0141 kWh取值。

    室內人員、炊事和視聽設備等的其他得熱,分為顯熱和潛熱兩部分。對臥室和起居室,顯熱按每天4.33kwh,潛熱按每天1。69kwh取值。對廚房和衛生間,顯熱按每天2.9kwh,潛熱

按每天1.76kwh取值。

    這組數據大致反映了80m23口之家的一般情況。折合到每小時的平均值約為4.3W/m2。

5.0.5  表5.0.5中所列的數據就是用DOE-2計算出來的,計算中嚴格按照5.0.4規定的計算條件。計算所依據的建筑模型是兩個比較典型的六層建筑,這兩棟建筑的建筑面積各2200m2左右,體形系數0.31和0.35,南北朝向,每層兩個單元四戶,每戶建筑面積稍小于100m2,分為2~3個臥室,1個起居室,1個廚房,1—2個衛生間。臥室和起居室控制溫度和換氣次數,衛生間和廚房不控溫。東西山墻上不開窗,南北墻上的窗戶上都有水平遮陽。外墻的傳熱系數為1.54W/(m2·K),屋頂的傳熱系數為0.93W/(m2·K),窗戶的傳熱系數為3.1 W/(m2·K)。將這兩棟典型建筑放到夏熱冬冷地區的合肥、南京、上海、杭州、武漢、長沙、南昌、成都、重慶9個大城市的逐時氣象條件下計算,把計算出來的一些結果按采暖度日數HDDl8和空調度日數CDD26回歸,得到與HDDl8(CDD26)相對應的建筑物耗熱量(耗冷量)指標和采暖(空調)年耗電量關系式。根據回歸得到的關系式計算出了表5.0.5中所列的數據。

    表5.0.5中所列的建筑物耗熱量(耗冷量)指標和采暖(空調)年耗電量,是對應若干個采暖度日數HDDl8和空調度日數CDD26的數據。當計算的建筑所在地的采暖度日數HDDl8和空調度日數CDD26不與表中所列數據相同時,應用線性內插法確定建筑物耗熱量(耗冷量)指標和采暖(空調)年耗電量的限值。

    計算得到的建筑物的采暖年耗電量或空調年耗電量單獨超過限值是可以的,但兩者之和不應超過兩個限值之和。

下表列出了夏熱冬冷地區主要城市的采暖度日數HDDl8和空調度日數CD026。

  城市名稱
   東經(度)
   北緯(度)
     HDDl8
     CDD26
 
    合肥

   蚌埠

   安慶

   南京

   上海

   杭州

   溫州

   定海

   武漢

   恩施

   長沙

   常德

   零陵

   南昌

   景德鎮

   贛州

   成都

   宜賓

   南充

   重慶

   遵義

   桂林

   韶關
     117.23

   117.38

   117.05

   118.80

   121.43

   120.17

   120.67

   122.10

   114.13

   109.47

   113.08

   111.68

   111.62

   115.92

   117.20

   114.95

   104.02

   104.60

   106.10

   106.48

   106.88

   110.30

   113.58
     31.87

   32.95

   30.53

   32.00

   31.17

   30.23

   28.00

   30.03

   30.62

   30.28

   28.20

   29.05

   26.23

   28.60

   29.30

   25.85

   30.67

   28.80

   30.78

   29.52

   27.70

   25.32

   24.80
     1825

   2064

   1730

   1967

   1691

   1647

   1226

   1563

   1792

   1606

   1557

   1601

   1448

   1468

   1549

   1131

   1454

   1150

   1359

   1073

   1749

   1139

   835
     116

   158

   204

   175

   164

   196

   143

   78

   195

   105

   275

   181

   222

   254

   193

   299

   27

   77

   152

   241

   20

   182

   290
 

DOE—2的計算是逐時動態的,所以建筑物耗冷量指標、耗熱量指標都不是一個固定的數值,而是每小時都變化的。為了使用上的方便,表5.0.5中所列的建筑物耗冷量指標 qc是將建筑物在一年中最熱月份(一般是七月或八月)一個月的耗冷量除以該月的小時數和建筑面積所獲得的值。所列的建筑物耗熱量指標qh是將建筑物在一年中最冷月份(一般是一月)一個月的耗熱量除以該月的小時數和建筑面積所獲得的值。計算耗冷量和耗熱

量指標時所用的建筑面積系指整棟建筑的建筑面積。

    表5.0.5所列的空調年耗電量,不包括氣溫低而潮濕季節的除濕的耗電量。這是因為除濕與否主要取決與氣象條件,與建筑物的設計基本無關,與圍護結構熱工性能也關系較少。而作為性能性指標之一的空調年耗電量指標主要是針對建筑和熱工節能設計的綜合評價提出的。  

 

6  采暖、空調和通風節能設計

    6.0.1  夏熱冬冷地區冬季濕冷夏季酷熱,隨著經濟發展,人民生活水平的不斷提高,對采暖、空調的需求逐年上升。對于居住建筑選擇設計集中采暖、空調系統方式,還是分戶采暖、空調方式,應根據當地能源、環保等因素,通過仔細的技術經濟分析來確定。同時,該地區居民采暖空調所需設備及運行費用全部由居民自行支付,因此,還要考慮用戶對設備及運行費用的承擔能力。對于一些特殊的居住建筑,如幼兒園、養老院等,可根據具體情況設置集中采暖、空調設施。

    6.0.2  建設部2000年2月18日頒布了第76號令《民用建筑節能管理規定》,其中第五條規定“新建居住建筑的集中采暖系統應當使用雙管系統,推行溫度調節和戶用熱量計量裝置,實行供熱計量收費”。其中第八條規定:“設計單位應當依據建設單位的委托以及節能的標準和規范進行設計,保證建筑節能設計質量(一)嚴寒和寒冷地區設置集中采暖的新建、擴建和改建的居住建筑設計,應當執行中華人民共和國《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》。(二)新建、擴建和改建的旅游旅館的熱工與空氣調節設計,應當執行中華人民共和國《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》。因此,該地區采用集中采暖、空調方式時,應設置分室(戶)溫度控制及分戶計量設施,其他采暖、空調設計技術規定應執行或參照執行上述標準中有關條款。

    6.0.3  當前,夏熱冬冷地區居住建筑的采暖、空調方式多為分戶形式,即自行購買安裝使用采暖器及空調器。由于直接電熱的電散熱器,電紅外線采暖器等類產品價格低廉、使用方便,仍然是居民常選用的采暖設備。這類產品直接用電阻元件發熱供暖,能效比不超過1.0,不宜大量使用。近年來市場上出現直接用電進行采暖的電熱膜、電熱電纜管以及以電鍋爐作為供熱源的設備,在應用時要做仔細的分析。如果當地對環境要求嚴格,采用其他采暖方式不能符合環保要求,電資源又較為豐富,電價較低,當地采暖期較短,采暖面積較小或者用于局部采暖;并且建筑的保溫及氣密性達到或超過節能標準規定值,這意味著采暖負荷低,用戶能承擔支付采暖的電費,在這種情況下,可以采用這類電熱膜、電熱電纜管方式采暖。但在應用時還要特別注意防火要求,以及不能用于廚房、衛生間等潮濕房間。如果當地電力峰谷差較大,在有條件蓄熱時,可采用電鍋爐作為供熱的設備,以利用夜間低谷電運行電鍋爐。但是,在電力供應緊張的地區,室內裝修復雜,且有特殊要求的場所,以及有集中供熱或有余熱資源的地區,不應采用直接電熱方式。

  6.0.4  要積極推行應用能效比高的電動熱泵型空調器,或燃氣(油)、蒸汽或熱水驅動的吸收式冷(熱)水機組進行冬季采暖、夏季空調。當地有余熱、廢熱或區域性熱源可利用時,可用熱水驅動的吸收式冷(熱)水機組為冷(熱)源。此外,低溫地板輻射采暖也是一種效率較高和舒適的采暖方式。至于選用何種方式采暖、空調,應由建筑條件,能源、環保、技術經濟分析,以及用戶對設備及運行費用的承擔能力等因素來確定。

  6.0.5  當以燃氣為能源提供采暖熱源時,可以直接向房間送熱風,或經由風管系統送人;也可以產生熱水,通過散熱器、風機盤管進行采暖,或通過地下埋管進行低溫地板輻射采暖。所應用的燃氣機組的熱效率要符合現行有關標準《家用燃氣取暖器》(CJ/T113—2000)第5.2條規定值:《家用燃氣快速熱水器》(GB6932—94)第5.1條規定值;以及《常壓容積式燃氣熱水器》(CJ/T3031—95)第5.2.5條的規定值。

  6.0.6  居住建筑采用房間空氣調節器、單元式空氣調節機,以及采用按戶設置的供暖、供冷設備分散(分戶)進行采暖空調時,其能效比(性能系數)要符合現行有關標準《房間空氣調節器》(GB/T7725—1996)第5.2.22,5.2.23條規定值;《單元式空氣調節機》  (GB/T 17758—1999)第4.2.1,4.2.3,4.2.5,4.2.6條規定值;以及目前已報批的國家標準《蒸汽壓縮循環冷水(熱泵)機組——戶用和類似用途冷水(熱泵)機組》中有關能效比的規定值。居住建筑小區采用電或燃氣(油、蒸汽、熱水)驅動的冷(熱)水機組作為集中供冷熱源時,其能效比(性能系數)要符合目前已報批的國家標準《蒸汽壓縮循環冷水(熱泵)機組——工商業用或類似用途的冷水(熱泵)機組》,《直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組》,以及《蒸汽和熱水型溴化鋰吸收式冷水機組》中有關能效比的規定值。

  6.0.7  風冷熱泵機組可以利用環境空氣作為熱泵機組的熱源與熱匯,取之不盡、用之不竭。但是,它也有二個主要的缺點。當冬季環境空氣溫度在4C左右時,室外側熱交換器盤管表面溫度將低于冰點,會出現結霜。霜層會減小蒸發器的傳熱能力,增大蒸發器的空氣阻力,嚴重時會使熱泵無法工作。所以要采取除霜措施,這會影響到室內熱環境品質及多耗能量;另一個缺點便是它的出力正好與需求量(冷、熱負荷)以及性能系數、能效比值呈反比。尤其在冬季為了保持室內需要的室溫,往往需要設置輔助加熱裝置(一般為直接電熱)。我國冬冷夏熱地區冬季濕冷夏季酷熱,在有一些氣候區域風冷熱泵機組的缺點會影響這類熱泵的應用。水源熱泵機組則克服了上述二個缺點,不存在除霜問題,出力穩定,性能系數、能效比大幅度高于風冷熱泵。它應用

水作為熱泵機組的熱源及熱匯,可以應用河、湖及海水,廢水等,以及打井取用的地下水。但應用地下井水時,必須確保有(真正的)回灌措施以及確保水源不被污染,并必須符合當地有關規定。否則,會引起水資源保護及環境問題。如果沒有合適的水源可以利用,也可以采用封閉水循環系統,但需要在水循環系統中設置冷卻塔及加熱裝置,以便保持水循環系統中的水溫在一定的范圍內。如果在該建筑附近有一定面積的土壤可以埋設專門的塑料管道(水平開槽埋設或垂直鉆孔埋設),可以采用地熱源熱泵機組,它利用土壤作熱源和熱匯,通過在管道里流動的水進行熱交換,有很高的能效比,并有利于環保。

    6.0.8  目前,國家質量技術監督局發布了國家標準《房間空氣調節器能源效率限值及節能評價值》  (GBl2021.3—2000),其中表2“節能評價值”內所列房間空氣調節器的能效比要高于現行標準《房間空氣調節器》  (GB/T 7725)中有關規定值。中國節能產品認證中心已于2000年6月1日對房間空氣調節器產品按上述標準中有關規定值進行節能產品認證,獲證產品的平均耗電量要比普通產品的平均耗電量少10%以上。所以應鼓勵優先采用符合國家現行標準規定、頒布的節能型采暖、空調產品。

    6.0.9  《中華人民共和國節約能源法》中“第39條國家鼓勵發展下列通用節能技術:  (一)推廣熱電聯產、集中供熱,提高熱電機組的利用率,發展熱能梯級利用技術,熱、電、冷聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術,提高熱能綜合利用率;......”。中華人民共和國建設部令第76號《民用建筑節能管理規定》中“第四條,國家鼓勵發展下列節能技術(產品):  (三)集中供熱和熱、電、冷聯產聯供技術”;(五)太陽能、地熱等可再生能源應用技術及設備。所以在有條件時應鼓勵采用。

    6.0.10  目前居住建筑中廣為應用的空調(采暖)設備仍然是分體型、單冷或熱泵型空調器。為了防止安裝不當使空調器能效比下降,并影響環境及小區(街區)美觀和冷凝水(及融霜水)引流不當、熱污染及噪聲污染等問題,制定此條。

    6.0.11  目前居住建筑還沒有條件普遍采用有組織的全面機械通風系統,但為了防止廚房、衛生間的污濁空氣進入居室,應當在廚房、衛生間安裝局部機械排風裝置。如果當地夏季白天與晚上的氣溫相差較大,應充分利用夜間通風,達到被動降溫目的。在安設采暖空調設備的居住建筑中,往往圍護結構密閉性較好,為了改善室內空氣質量需要引入室外新鮮空氣(換氣)。如果接引入,將會帶來很高的冷熱負荷,大大增加能源消耗。經技術經濟分析,如果當地采用熱回收裝置在經濟上合理,建議采用質量好、效率高的機械換氣裝置(熱量回收裝置),使得同時達到熱量回收、節約能源的目的。

附錄A  外墻平均傳熱系數的計算

    本附錄提出的外墻平均傳熱系數的計算方法是最簡單的一種考慮熱橋效應的方法,這種方法的最大好處是可以進行手工計算。                  

附錄B  建筑面積和體積的計算

  B.0.3  在夏熱冬冷地區,有些城市的建筑流行底層架空,用作過街樓或有人值班看守的自行車、摩托車、汽車停放點的作法。因此此條特意指出在計算建筑物外表面積應包括底部直接接觸室外空氣的樓板面積。

 (編輯:大海)

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