1前言
2004年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上,胡錦濤同志明確指出,要大力發(fā)展“節(jié)能省地型”住宅,全面推廣和普及節(jié)能技術(shù),制定并強(qiáng)制推行更加嚴(yán)格的節(jié)能節(jié)材節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)。溫家寶同志也指出,大力抓好能源、資源節(jié)約,加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì);在2005年政府工作報(bào)告中又明確提出,鼓勵(lì)發(fā)展“節(jié)能省地型”住宅和公共建筑。近日建設(shè)部頒發(fā)了“關(guān)于發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)”,提出了指導(dǎo)思想、工作目標(biāo)、基本思路和途徑,以及主要政策和措施等指導(dǎo)性意見(jiàn)。
目前我國(guó)每年城鎮(zhèn)新建公共建筑3-4億m2,既有公共建筑近40億m2,由于公共建筑尤其大型高檔公共建筑設(shè)置全年性采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)和較密集照明設(shè)備,往往室內(nèi)環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)較高,所以,采暖、通風(fēng)空調(diào)和照明能耗相當(dāng)高。根據(jù)一些大城市的能耗實(shí)測(cè)資料,大型高檔公共建筑的單位面積能耗約為城鎮(zhèn)普通居住建筑能耗的10-15倍,一般公共建筑的能耗也會(huì)是普通居住建筑能耗的5倍。
為了從設(shè)計(jì)階段控制暖通空調(diào)和照明能耗,建設(shè)部于2005年4月26日召開(kāi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》)發(fā)布宣貫會(huì),規(guī)定于2005年7月1日實(shí)施。
這里簡(jiǎn)單的介紹該標(biāo)準(zhǔn)的編制思路和要點(diǎn)。
2建筑節(jié)能對(duì)象和目標(biāo)
節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能對(duì)象和目標(biāo)是,通過(guò)改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱性能,提高采暖、通風(fēng)、和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、系統(tǒng)的能效比,以及采取增進(jìn)照明設(shè)備效率等措施,在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境舒適參數(shù)條件下,與八十年代初設(shè)計(jì)建成的公共建筑相比,全年采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗應(yīng)減少50%。
由于我國(guó)已經(jīng)頒布、施行了《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004,所以在《標(biāo)準(zhǔn)》中就不列出照明設(shè)計(jì)條文。
《標(biāo)準(zhǔn)》適用于新建、改建和擴(kuò)建的公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)包括五章和三個(gè)附錄,共93條條文,即第一章總則,第二章術(shù)語(yǔ),第三章室內(nèi)環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù),第四章建筑與建筑熱工設(shè)計(jì),第五章采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)。
3節(jié)能設(shè)計(jì)方法
《標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)用兩條途徑(方法)來(lái)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。一種為規(guī)定性方法(查表法),如果建筑設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)窗墻比、體形系數(shù)等參數(shù)的規(guī)定,可以方便地按所設(shè)計(jì)建筑的所在城市(或靠近城市)查取標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)表格得到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)參數(shù)值;另一種為性能化方法(計(jì)算法),如果建筑設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足上述對(duì)窗墻比等參數(shù)的規(guī)定,必須使用權(quán)衡判斷法來(lái)判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合節(jié)能要求,權(quán)衡判斷法需要進(jìn)行全年采暖和空調(diào)能耗計(jì)算。
規(guī)定性方法操作容易、簡(jiǎn)便;性能化方法則給設(shè)計(jì)者更多、更靈活的余地。
對(duì)于設(shè)計(jì)、審查人員來(lái)說(shuō),當(dāng)然希望查表來(lái)獲得建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)(外墻、外窗、屋面等)的熱工參數(shù),進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),我們?cè)诰幹茦?biāo)準(zhǔn)時(shí)也是盡量讓更多的設(shè)計(jì)方案可以應(yīng)用規(guī)定性方法。但是,建筑的體形系數(shù)(尤其北方)、窗墻比的大小將會(huì)極大地影響采暖空調(diào)能耗,在編制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不大可能將所有可能的建筑方案都通過(guò)查表獲得節(jié)能設(shè)計(jì)參數(shù),這樣,總會(huì)有個(gè)別設(shè)計(jì)方案需要用性能化方法通過(guò)計(jì)算后獲得圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)值。也就是說(shuō),對(duì)于個(gè)別突破查表法規(guī)定的建筑設(shè)計(jì),比如窗墻比超過(guò)規(guī)定值后,就得通過(guò)計(jì)算將窗的熱工性能做得更好一點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)因窗面積增大帶來(lái)的能耗超標(biāo)。
4室內(nèi)環(huán)境節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)
《標(biāo)準(zhǔn)》第三章規(guī)定了室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù),并列表顯示室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)計(jì)算溫度,空調(diào)室內(nèi)溫、濕度等指標(biāo),以及設(shè)計(jì)新風(fēng)量。這些指標(biāo)是一種建議性的指標(biāo),目的是在設(shè)計(jì)階段,要求設(shè)計(jì)者不要盲目提高室內(nèi)溫度、濕度和新風(fēng)量的指標(biāo)值,否則,會(huì)使采暖空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源設(shè)備裝機(jī)容量、管路、風(fēng)機(jī)水泵、末端的選型偏大,初投資增高,運(yùn)行費(fèi)、能耗增大。
要說(shuō)明的是目前有的業(yè)主、設(shè)計(jì)者往往選取不合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)1℃)恒溫。又如新風(fēng)量的選取,似乎“越大越好”。要知道,新風(fēng)量的盲目增大將會(huì)大大增加能耗。我國(guó)衛(wèi)生部門(mén)已頒布了有關(guān)新風(fēng)量的標(biāo)準(zhǔn),在《標(biāo)準(zhǔn)》中按照衛(wèi)生部門(mén)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)引入了建議新風(fēng)量表,目的也是建議設(shè)計(jì)者選擇合理的新風(fēng)量值。計(jì)算參數(shù),出現(xiàn)冬夏季設(shè)計(jì)室溫倒置(比如冬季要求24℃,夏季要求22℃),甚至,對(duì)于舒適性空調(diào)建筑要求全年保持22℃(
5建筑熱工設(shè)計(jì)
5.1規(guī)定性方法(查表法)
正如前面談到的,應(yīng)用規(guī)定性方法的前提是建筑設(shè)計(jì)滿(mǎn)足一些規(guī)定的要求,這些要求用強(qiáng)制性條文來(lái)表述。他們是,建筑體形系數(shù);圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能(包括外墻、屋面、外窗、屋頂透明部分等傳熱系數(shù),遮陽(yáng)系數(shù),以及地面和地下室外墻的熱阻);每個(gè)朝向窗(包括透明幕墻)的窗墻比、可見(jiàn)光透射比;以及屋頂透明部分面積。對(duì)寒冷、嚴(yán)寒地區(qū)來(lái)說(shuō),由于采暖是建筑的主要負(fù)荷,所以,加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫是主要措施。建筑體形系數(shù)越大,對(duì)保溫的要求越嚴(yán)(即要求傳熱系數(shù)越。4皦Ρ仍酱,當(dāng)然對(duì)窗戶(hù)的保溫的要求越嚴(yán)。但是對(duì)南方,特別是夏熱冬暖地區(qū),空調(diào)是建筑的主要負(fù)荷,因此,窗戶(hù)的隔熱性能優(yōu)劣成為了主要矛盾,窗戶(hù)的遮陽(yáng)系數(shù)是關(guān)鍵參數(shù),隨著窗墻比的增大,對(duì)窗戶(hù)的遮陽(yáng)系數(shù)越來(lái)越嚴(yán),但對(duì)建筑體形系數(shù)不設(shè)限制,對(duì)窗戶(hù)的傳熱系數(shù)也要求較低。中部夏熱冬冷地區(qū),采暖空調(diào)都十分需要,因此,編制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)權(quán)衡各種因數(shù),提出了保溫和隔熱的規(guī)定。
為了使大部分公共建筑可以應(yīng)用規(guī)定性(查表)方法,標(biāo)準(zhǔn)在窗墻比的范圍上列出從20%到70%時(shí)對(duì)窗戶(hù)熱工參數(shù)的規(guī)定,這可以覆蓋一般的玻璃幕墻,因?yàn)槟硞(gè)立面即使是采用全玻璃幕墻,扣除掉各層樓板以及樓板下面梁的面積(樓板和梁與幕墻之間的間隙必須放置保溫隔熱材料),窗墻比一般不會(huì)超過(guò)0.7。
如果所設(shè)計(jì)建筑的體形系數(shù)、窗墻比、天窗面積比不在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),那么必須使用權(quán)衡判斷法來(lái)判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合節(jié)能要求。具體的做法:首先計(jì)算“參照建筑”在規(guī)定條件下的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗,然后計(jì)算所設(shè)計(jì)建筑在相同條件下的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗,如果所設(shè)計(jì)建筑的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗小于或等于“參照建筑”的采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗,則判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總體熱工性能符合節(jié)能要求。“參照建筑”的形狀、大小、朝向以及內(nèi)部的空間劃分和使用功能與所設(shè)計(jì)建筑完全一致。當(dāng)所設(shè)計(jì)建筑的體形系數(shù)、窗墻面積比大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí),“參照建筑”的每面外墻都按某一比例縮小,使體形系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定;“參照建筑”的每個(gè)窗戶(hù)(或每個(gè)玻璃幕墻單元)都按某一比例縮小,使窗墻面積比符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在計(jì)算“參照建筑”和所設(shè)計(jì)建筑的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗時(shí),“參照建筑”的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和玻璃遮陽(yáng)系數(shù)限值由“圍護(hù)結(jié)構(gòu)限值和遮陽(yáng)系數(shù)限值”表查取,“參照建筑”和所設(shè)計(jì)建筑的建筑內(nèi)部運(yùn)行時(shí)間表,采暖、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)類(lèi)別,室內(nèi)設(shè)定溫度,照明功率密度,人員密度,電氣設(shè)備功率等計(jì)算參數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)中約定的數(shù)據(jù)取用。設(shè)計(jì)者應(yīng)調(diào)整所設(shè)計(jì)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)(要比“圍護(hù)結(jié)構(gòu)限值和遮陽(yáng)系數(shù)限值”表中規(guī)定的更嚴(yán)),直至計(jì)算到所設(shè)計(jì)建筑的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗值小于或等于“參照建筑”的全年采暖和空氣調(diào)節(jié)能耗值為止。
6采暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)計(jì)
大部分公共建筑,尤其大型公共建筑在設(shè)計(jì)階段要完成暖通空調(diào)設(shè)計(jì),相對(duì)居住建筑來(lái)說(shuō),暖通空調(diào)的條文占的比重比較大,對(duì)采暖,通風(fēng)與空調(diào),冷熱源,和檢測(cè)與控制都編寫(xiě)了條文。這里簡(jiǎn)要的介紹主要的內(nèi)容。
6.1對(duì)施工圖設(shè)計(jì)階段,提出必須進(jìn)行詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算
為了準(zhǔn)確確定采暖與空調(diào)冷、熱源容量、空氣處理設(shè)備能力、輸送管道和設(shè)備的尺寸等參數(shù),標(biāo)準(zhǔn)中作為強(qiáng)制性條文規(guī)定,施工圖設(shè)計(jì)階段,必須進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)算。以免工程的初投資增高,運(yùn)行費(fèi)用和能源消耗量增大。
6.2對(duì)冷熱源規(guī)定設(shè)備選型的能效比限值
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)》GB19577-2004,和《單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)能效限定值及能源效率等級(jí)》GB19576-2004中規(guī)定的能源效率等級(jí)值,在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電驅(qū)動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組和單元空調(diào)機(jī),規(guī)定了優(yōu)于能效限定值的能效比值。對(duì)于國(guó)家還沒(méi)有頒布能源效率等級(jí)的吸收式機(jī)組和鍋爐的熱效率,仍以目前規(guī)定的能效限定值為最低要求。
此外,還對(duì)電驅(qū)動(dòng)壓縮式冷水機(jī)組首次提出機(jī)組綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)的規(guī)定。
6.3嚴(yán)格限制直接用電作為采暖和空調(diào)系統(tǒng)的熱源
合理利用能源、提高能源利用率、節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策。用高品位的電能直接用于轉(zhuǎn)換為低品位的熱能進(jìn)行采暖或空調(diào),熱效率低,運(yùn)行費(fèi)用高,是不合適的。因此,規(guī)定了嚴(yán)格的限制使用條文。
6.4控制水、空氣輸送系統(tǒng)中的功耗
當(dāng)前,在一些集中采暖系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)中,輸送水和空氣的能耗相當(dāng)可觀。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了集中采暖系統(tǒng)熱水循環(huán)水泵的耗電輸熱比,和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率、空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的輸送能效限值。
6.5推薦進(jìn)行排風(fēng)熱回收
采暖空調(diào)系統(tǒng)中排風(fēng)中的熱量十分可觀,應(yīng)該加以回收。標(biāo)準(zhǔn)中建議有條件的系統(tǒng)和達(dá)到一定規(guī)模的系統(tǒng)適宜設(shè)計(jì)應(yīng)用排風(fēng)熱回收裝置。
利用建筑內(nèi)區(qū)空調(diào)時(shí)排出的熱量對(duì)建筑周邊區(qū)進(jìn)行采暖,也是排風(fēng)熱量再利用技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)中建議對(duì)這類(lèi)建筑應(yīng)用水環(huán)熱泵系統(tǒng)。
6.6鼓勵(lì)、推薦應(yīng)用可再生能源和蒸發(fā)冷卻技術(shù)等
推薦應(yīng)用地?zé)崮艿乃ǖ兀┰礋岜,有條件地區(qū)應(yīng)用蒸發(fā)冷卻技術(shù)進(jìn)行降溫;以及采用新風(fēng)和回風(fēng)焓值控制法等。
6.7提出監(jiān)測(cè)與控制的要求
提出了空調(diào)冷熱源系統(tǒng),冷熱源機(jī)房,風(fēng)系統(tǒng),水系統(tǒng)等控制內(nèi)容,以及能量計(jì)量的要求。
7結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái),我國(guó)每年在城鎮(zhèn)新建3-4億m2公共建筑,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平提高,空調(diào)、采暖需求增長(zhǎng)快,建筑能耗將持續(xù)上升。我國(guó)已經(jīng)頒布實(shí)施了公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),是否執(zhí)行好節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
根據(jù)近年對(duì)公共建筑全年能耗的實(shí)測(cè),公共建筑的全年采暖、通風(fēng)空調(diào)和照明能耗平均取100kWh/m2,按全國(guó)每年新建公共建筑面積3.5億m2計(jì)算,總計(jì)全年能耗為350億kWh。如果火電供電煤耗以0.4kg標(biāo)煤/kWh計(jì),節(jié)能率以50%計(jì),每年新建公共建筑的能耗可節(jié)省700萬(wàn)噸標(biāo)煤,這相當(dāng)于每年減排1862萬(wàn)噸CO2。我國(guó)目前還有既有公共建筑約40億m2,如果分10年進(jìn)行節(jié)能改造,即每年改造4億m2,那么,每年還能節(jié)省標(biāo)煤800萬(wàn)噸,減排2128萬(wàn)噸CO2。所以,嚴(yán)格實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),不僅減輕了我國(guó)能源壓力,保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)減少污染,保護(hù)環(huán)境。