关于《居住建筑节能设计标准》(征求意见稿)
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关于《居住建筑节能设计标准》(征求意见稿)
1. 总则
1.0.1 为贯彻国家有关节约能源、保护环境的法规和政策,改善居住建筑热环境,提高采暖和空调的能源利用效率,制定本标准。
【条文说明】节约能源已成为我国的基本国策,是建设节约型社会的根本要求。我国国民经济和社会发展第十一个五年规划规定,2010年单位国内生产总值能源消耗要比2005年降低20%左右,而且这是一个约束性的、必须实现的指标,任务相当艰巨。我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4,并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。居住建筑用能数量巨大,浪费严重。因此,居住建筑节能是当务之急。将1995年发布的行业标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26--95)、2001年发布的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 134—2001)、2003年发布的行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 75 —2003)加以统一修订补充,制定出包括全国各地区的居住建筑节能设计标准,成为国家标准,并认真实施,有利于改善居住建筑的热环境,提高暖通空调系统的能源利用效率,从根本上扭转我国居住建筑用能严重浪费的状况,必将为实现国家节约能源和保护环境的战略,贯彻有关政策和法规作出重大贡献。
本标准的发布实施,加上已发布的国家标准《公共建筑节能设计标准》,我国即已有了作为国家标准的较为完备的民用建筑节能设计标准,从而有利于满足建筑节能工作不断进展的需要。 1.0.2 本标准适用于全国新建、改建和扩建居住建筑的建筑节能设计。
【条文说明】2004年末,我国各地区城市实有住宅建筑面积共96.2亿m2,2004年全国城镇又新建住宅竣工面积5.7亿m2,此外,全国农村还新建住宅面积6.8亿m2,规模十分巨大。
我国地域广阔,从严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区到温和地区,各地气候条件差别非常之大,太阳辐射量很不一样,采暖与制冷的需求各有不同,就在同一个严寒地区,其严寒时间与严寒程度也有相当大的差别,因而,从建筑节能的角度,也必须划分为若干个气候区域,对不同的气候区的居住建筑围护结构的保温隔热要求做出不同的规定。
近来,由于城市用地紧张,从总体上看,居住建筑的层数有增加的趋势,特别是一些大城市和特大城市,不断兴建高层甚至超高层居住建筑;又因富裕阶层的出现,城市周边和郊区,兴建了一些单层或低层别墅;中小城市的居住建筑,则仍以多层和低层为主;小城镇居住建筑则主要是平房和低层建筑。因此,本标准必须全面地而又有区别地考虑各种低层、多层、中高层和高层居住建筑的节能安排。
现在我国人均国内生产总值已超过1500美元,正是人民生活水平迅速提高、消费加快升级的阶段,广大居民对热环境的要求日益提高,采暖和空调的使用越来越普遍,这时如果建筑围护结构仍然保持很低的水平,势必使建筑能耗迅速增加,对国家的能源压力必然越来越大。
所有居住建筑在改建或扩建时,都应该按照本标准的要求采取节能措施。按照国家节能中长期计划的要求,必须有步骤地对既有建筑进行节能改造,到2010年大城市要改造25%,中等城市改造15%,小城市改造10%。在对居住建筑进行节能改造时,必须符合本标准的规定。
本标准适用于各类居住建筑,包括采用和尚未采用采暖或空调的居住建筑,其中包括住宅、集体宿舍、托儿所、幼儿园等;采暖方式包括采用煤、电、油、气等不同燃料或地热等自然能源,使用集中或分散供热的热源;空调方式包括采用电、气、地热等不同能源,使用集中或分散制冷冷源等等。
居住建筑的能源消耗,根据其所在地点的气候条件、围护结构及设备系统情况的不同,有相当大的差别,但绝大部分用于采暖空调的需要,有一小部分用于照明。本标准对建筑采暖与空调用能的节约做出了明确的规定,至于照明节能,在《建筑照明设计标准》GB50034—2004中另有规定。
1.0.3居住建筑的建筑热工和暖通空调设计必须采取节能措施,在保证室内热环境的前提下,将采暖和空调能耗控制在规定的范围内。
【条文说明】各类居住建筑的节能设计,必须根据当地具体的气候条件,首先保证室内热环境质量,提高人民生活水平;与此同时,还要提高采暖、通风、空调和照明系统的能源利用效率,实现国家的节能目标、可持续发展战略和能源发展战略,完成本标准规定节能50%--65%的任务。考虑到不同地区的气候、经济、
技术和建筑结构与构造的差异,为了兼顾较好的节能效益与较高的节能水平,本标准对不同地区的建筑规定的节能率有大约15%以内的差别。
居住建筑的能耗应该包括围护结构以及采暖、通风、空调和照明的能源消耗。我国北方城市建筑供热在二、三十年前还是以烧火炉采暖为主,有一些城市的集中供热也是以小型锅炉供热为主,现在已逐步转变为以集中供热为主,区域供热有了很大发展。1996年全国城市集中供热面积只有7.3 亿m2,到2004年各地区城市集中供热面积已达21.6亿m2,采用不同燃料的分散锅炉供热也迅速增加。而空调在我国居住建筑中的迅速发展更是近十几年的事情。全国各地区城镇居民家庭平均每百户空调器拥有量,1995年为8.09台,其中最高收入户平均也只有18.67台;1996年各地区城镇居民家庭平均每百户空调器拥有量增加到11.61台,其中北京14.20台,上海49.80台,广东54.90台;到2004年底全国各地区城镇居民家庭平均每百户空调拥有量已达69.81台,其中北京135.66台,上海159.20台,广东155.95台;2004年底全国各地区农村居民家庭平均每百户空调拥有量也已有4.70台,其中北京42.13台,上海54.83台,广东9.30台。由此可以看出,采暖和空调的日益普及,更要求建筑节能工作必须迅速跟上。由于居住建筑的照明往往由住户自行安排,难以由设计标准控制,只能通过宣传引导使居住者自觉采用节能灯具,因此,本标准规定的节能率并不包括照明节能在内。
为了合理设定节能目标的基准值,并便于衔接与对比,本标准提出的节能目标的基准仍基本上沿用《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26-95)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 134—2001)与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 75 —2003)的规定。即严寒地区和寒冷地区的建筑,以各地1980—1981年住宅通用设计、4个单元6层楼,体形系数为0.30左右的建筑物的耗热量指标计算值,经线性处理后的数据作为基准能耗;而对夏热冬冷和夏热冬暖地区的建筑,则在保证主要居室冬天18oC、夏天26oC的条件下,冬季用能效比为1的电暖器采暖,夏季用额定制冷工况时的能效比为2.2的空调器降温,计算出全年的采暖、空调能耗,此能耗值即作为基准能耗。在此能耗值的基础上,确定节能居住建筑全年的采暖、空调能耗降低50%--65%的节能目标,再按此目标对建筑、热工、采暖和空调设计提出节能措施要求。
当然,这种全年采暖和空调的能耗计算,只可能采用典型建筑按典型模式运算,而实际建筑是多种多样、相当复杂的,运行情况也是千差万别的,因此,设计时按照标准的规定去做就可以满足要求,如果再花时间去计算分析所设计建筑物的节能率究竟是多少,可能就不值得了。
1.0.4 居住建筑的节能设计,除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
【条文说明】本标准对居住建筑的建筑、热工以及采暖、通风和空调设计中应该控制的、与能耗有关的指膘和应采取的节能措施作出了规定。但居住建筑节能涉及的专业较多,相关专业均制定有相应的标准,有的也作出了节能规定。在进行居住建筑节能设计时,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2. 术语
待补充
3. 室内热环境设计计算指标
3.0.1冬季采暖室内热环境设计计算指标: 1 卧室、起居室室内设计温度取 18℃; 2 换气次数取 0.5 次/h。
【条文说明】室内热环境质量的指标体系包括温度、湿度、风速、壁面温度等多项指标。本标准只提了温度指标和换气指标,原因是考虑到一般住宅极少配备集中空调系统,湿度、风速等参数实际上无法控制。另一方面,在室内热环境的诸多指标中,对人体的舒适以及对采暖能耗影响最大的是温度指标,换气指标则是从人体卫生角度考虑必不可少的指标。所以只提了空气温度指标和换气指标。 冬季室温控制18℃,基本达到了热舒适的水平。
本条文规定的18℃只是一个设计计算温度,主要是用来计算采暖能耗,并不等于实际的室温。在严寒和寒冷地区,这个温度由采暖系统保证。在其他地区,室内温度实际上是由住户自己控制的。
换气次数是室内热环境的另外一个重要的设计指标,冬季室外的新鲜空气进入室内一方面有利于确保室内的卫生条件,但另一方面又要消耗大量的能量,因此要确定一个合理的换气次数。
住宅建筑的层高为2.5m以上,按人均居住面积20m2计算,1小时换气0.5次,人均占有新风25 m3。 本条文规定的换气次数也只是一个设计计算值,主要也是用来计算采暖能耗,并不等于实际的新风量。实际的换气次数是由住户自己控制的。在北方地区,由于冬季室内外温差很大,居民很注意窗户的密闭性,很少长时间开窗通风。而在中部和南方地区,即使在冬季,居民也很习惯长时间开窗通风。 3.0.2夏季空调室内热环境设计计算指标: 1 卧室、起居室室内设计温度取 26℃; 2 换气次数取 1.0次/h。
【条文说明】夏季室温控制在26℃,对大多数人都达到了热舒适的水平。调查表明,目前使用空调器的家庭,空调运行的设定温度大多数为26℃左右,也有一些青年家庭空调设定温度为24℃。
本条文规定的26℃只是一个设计计算温度,主要是用来计算空调降温能耗,并不等于实际的室温。实际的室内温度是由住户自己控制的。
夏季人们比冬季需要更多的新风,因此要确定一个合理的换气次数。
住宅建筑的层高为2.5m以上,按人均居住面积20m2计算,1小时换气1次,人均占有新风50 m3。 本条文规定的换气次数也只是一个设计计算值,主要也是用来计算空调降温能耗,并不等于实际的新风量。实际的换气次数是由住户自己控制的。
潮湿是夏热冬冷地区和夏热冬暖地区气候的一大特点。在本节室内热环境主要设计指标中虽然没有明确提出相对湿度设计指标,但并非完全没有考虑潮湿问题。实际上,在空调机运行的状态下,室内很少会出现感觉潮湿的情况。本标准夏季室内温度定得比较低,这意味着空调机运行的时间较长,因此计算的得出的空调降温能耗也已经包含了很大一部分去湿的能耗。
4. 建筑与建筑热工设计
4.1 一般规定
4.1.1居住建筑的设计,用采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26衡量当地寒冷和炎热的程度。依据不同的采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26范围,将全国划分为表4.1.1所示的五个气候区,十一个气候子区。
表4.1.1居住建筑节能设计气候分区
气候分区 严寒地区 (Ⅰ区) 寒冷地区 (Ⅱ区) 夏热冬冷地区(Ⅲ区) 夏热冬暖地区(Ⅳ区) 温和地区 (Ⅴ区) 严寒A区 严寒B区 严寒C区 寒冷A区 寒冷B区 5500 ≤ HDD18 < 8000 5000 ≤ HDD18 < 5500 3800 ≤ HDD18 < 5000 2000 ≤ HDD18 < 3800, CDD26 ≤ 100 2000 ≤ HDD18 < 3800, 100 < CDD26 ≤ 200 分区依据 夏热冬冷A区 1000 ≤ HDD18 < 2000, 50 < CDD26 ≤ 150 夏热冬冷B区 1000 ≤ HDD18 < 2000, 150 < CDD26 ≤ 300 夏热冬冷C区 600 ≤ HDD18 < 1000, 100 < CDD26 ≤ 300 夏热冬暖地区 HDD18 < 600, CDD26 > 200 温和A区 温和B区 600 ≤ HDD18 < 2000, CDD26 ≤ 50 HDD18 < 600, CDD26 ≤ 50 【条文说明】衡量一个地方的寒冷和炎热的程度可以用不同的指标。从人的主观感觉出发,一年中最热冷月的平均温度和最热月的平均温度比较直接地反映了当地的寒冷和炎热的程度,以前的几本相关标准用的
基本上都是温度指标。但是建筑节能设计标准的着眼点在于控制采暖和空调降温的能耗,而采暖和空调降温的需求除了温度的高低这个因素外,还与低温和高温持续的时间长短有着密切的关系。比如说甲地最冷月平均温度比乙地低,但乙地冷的时间比甲地长,这样两地采暖需求的热量可能是相同的。划分气候分区的最主要目的是针对各个分区提出不同的建筑围护结构热工性能要求,由于上述甲乙两地采暖需求的热量相同,将两地划入一个分区比较合理。采暖度日数指标包含了冷的程度和冷持续的时间长度两个因素,用它作为分区指标更可能反映采暖需求的大小。对上述甲乙两地的情况,如用最冷月的平均温度作为分区指标容易将两地分入不同的分区,而用采暖度日数作为分区指标则更可能分入同一个分区。因此,本标准用采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26作为气候分区的指标。采用新的气候分区指标在使用上不会给设计者带来任何新增的麻烦。
将全国划分为五个气候区,与现行的相关标准规范协调一致,而且这五个气候区的名称也大致反映了各自区域气候的特征。
进一步细分成11个子区,目的是使得依此而提出的建筑围护结构热工性能要求更合理一些。我国地域辽阔,一个气候区的面积就可能相当于欧洲的几个国家,区内的冷暖程度相差也还是比较大,客观上也有必要进一步细分。
如何确定表4.1.1中的作为分区指标的HDD18和CCD26的数值,并没有一个绝对“科学”的依据,只能是相对合理。无论如何取值,总有一些城市靠近相邻分区的边界,如将分界HDD18和CCD26的数值一调整,这些城市就会被划入另一个分区,这种现象也是不可避免的。
4.1.2建筑群的规划设计,单体的平、立面设计和门窗的设置应考虑冬季利用日照并避开主导风向,夏季利用凉爽时段的自然通风。
【条文说明】组织好建筑物室内外春秋季和夏季凉爽时间的自然通风,不仅有利于改善室内的热舒适程度,而且可减少开空调的时间有利于降低建筑物的实际使用能耗,因此在建筑单体设计和群体总平面布置时,考虑自然通风是十分必要的。
4.1.3建筑物的朝向宜采用南北或接近南北,主要房间避免夏季受东、西向日晒。
【条文说明】太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。由于太阳高度角和方位角的变化规律,南北朝向的建筑夏季可以减少太阳辐射得热,冬季可以增加太阳辐射得热,是最有利的建筑朝向。但由于建筑物的朝向还要受到许多其他因素的制约,不可能都作到南北朝向,所以本条用了“宜”字。
4.1.4建筑物的平、立面不应出现过多的凹凸,建筑物的体形系数应符合表4.1.4的规定,如果体形系数不满足表4.1.4的规定,则必须按照第4.3节的要求进行围护结构热工性能的权衡判断。 表4.1.4居住建筑的体形系数限值
建筑层数 ≤3层 ≤0.55 ≤0.55 ≤0.55 4~6层 ≤0.30 ≤0.35 ≤0.40 7~9层 ≤0.26 ≤0.30 ≤0.35 ≥10层 ≤0.24 ≤0.26 ≤0.30 严寒地区 寒冷地区 夏热冬冷地区、温和地区A区 夏热冬暖地区、温和地区B区 不限 【条文说明】强制性条文。建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比。 体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,外围护结构的传热损失越小。从降低建筑能耗的角度出发,应该将体形系数控制在一个较低的水平上。 但是,体形系数不只是影响外围护结构的传热损失,它还与建筑造型,平面布局,采光通风等紧密相关。
体形系数过小,将制约建筑师的创造性,造成建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。因此确定体形系数的限值必须权衡利弊,不能仅仅考虑减小传热面积。
表4.1.4中的建筑层数分类与现行《住宅设计规范(2003年版)》GB 50096-1999中的低层、多层、中高层、高层的分类完全一致。考虑到这四类建筑本身固有的特点,在体形系数的限值上有所区别。
体形系数系数对建筑能耗影响较大, 在0.3的基础上每增加0.01,能耗约增加2.4%~2.8%;每减少0.01,能耗约减少2.3%~3%。严寒地区如果将体型系数放宽,会使得围护结构传热系数限值变得很小。使得围护结构在现有的技术条件下实现有难度,同时投入的成本太大。而对于寒冷地区,由于不存在技术难度,本标准适当地将多层建筑的体型系数放大到0.3 。严寒地区高层建筑的体型系数一般在0.2左右。为了给建筑师更大的设计灵活空间,将严寒地区体型系数限值控制在0.24(≥10层);将寒冷地区体型系数控制在0.26。低层建筑的体型系数较大,一般为0.55左右。
无论在哪个气候区,体形系数对围护结构传热量的相对影响都是一样的,但是体形系数对围护结构传热量的绝对影响确是随着室内外温差的增大而增大的。考虑到限制体形系数多少总会影响建筑师的设计自由度,因此权衡利弊,对不同的气候区提出了宽严不同的体形系数限值。夏热冬暖地区和温和地区的一部分,冬季几乎没有采暖的需求,夏季空调降温时,室内外的平均温差只有几度,和北方冬季采暖十几度甚至几十度的温差不可同日而语,降低空调负荷主要是遮阳问题,因此放弃了对体形系数的限制。
本条文是强制性条文,对体形系数的要求是必须满足的。一旦所设计的建筑超过规定的体形系数时,则要求提高建筑围护结构的保温隔热性能,并按照本章第4.3节的规定进行围护结构热工性能的权衡判断,审查建筑物的采暖和空调年耗电量是否能控制在规定的范围内。 4.2 围护结构热工设计
4.2.1 我国主要城市气候分区区属以及采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26按附录A确定。
【条文说明】如何确定表4.1.1中的作为分区指标的HDD18和CCD26的数值,并没有一个绝对“科学”的依据,只能是相对合理。因此,在附录A中并非每一个城市都绝对按照表4.1.1中的作为分区指标的HDD18和CCD26的数值确定其气候分区区属,少数城市作了一些适当的调整,之所以作这样一些调整主要是出于地理位置和行政管理上的考虑。
4.2.2 建筑围护结构的热工性能参数,根据建筑所处城市的气候分区区属不同,不应超过表4.2.2-1、4.2.2-2、4.2.2-3、4.2.2-4、4.2.2-5、4.2.2-6、4.2.2-7、4.2.2-8、4.2.2-9、4.2.2-10、4.2.2-11中规定的限值。如果建筑围护结构的热工性能参数不满足上述表中规定的限值要求,必须按照第4.3节的规定进行围护结构热工性能的权衡判断。
表4.2.2-1严寒地区A区 (5500≤HDD18<8000) 围护结构传热系数限值
围护结构部位 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分隔采暖与非采暖空间的隔墙、楼板 户门 阳台门下部门芯板 传热系数K W/(m·K) 0.40 0.40 0.40 0.33 0.48 0.40 0.40 0.33 0.48 0.70 1.5 1.0 2
地面 外窗(含阳分) 周边地面 非周边地面 窗墙面积比≤20% 0.28 0.28 2.5 2.2 2.0 1.7 台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 表4.2.2-2严寒地区B区 (5000≤HDD18<5500) 围护结构传热系数
围护结构部位 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分隔采暖与非采暖空间的隔墙、楼板 户门 阳台门下部门芯板 地面 周边地面 非周边地面 窗墙面积比≤20% 外窗(含阳台20%<窗墙面积比≤30% 门透明部分) 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 表4.2.2-3严寒地区C区 (3800≤HDD18<5000) 围护结构传热系数
围护结构部位 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 传热系数K W/(m·K) 0.40 0.40 0.40 0.36 0.45 0.45 0.45 0.40 0.45 0.80 1.5 1.0 0.35 0.35 2.8 2.5 2.1 1.8 2传热系数K W/(m·K) 0.45 0.45 0.45 0.36 0.50 0.50 0.50 0.40 0.50 2分隔采暖与非采暖空间的隔墙、楼板 户门 阳台门下部门芯板 地面 周边地面 非周边地面 窗墙面积比≤20% 外窗(含阳台20%<窗墙面积比≤30% 门透明部分) 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 1.0 1.5 1.0 0.35 0.35 2.8 2.5 2.3 2.1 表4.2.2-4寒冷地区A 区(2000≤HDD18<3800, CDD26≤100)围护结构传热系数
围护结构部位 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分隔采暖与非采暖空间的隔墙、楼板 户门 阳台门下部门芯板 地面 外窗(含阳分) 周边地面 非周边地面 窗墙面积比≤20% 传热系数K W/(m·K) 0.50 0.50 0.50 0.45 0.50 0.50 0.50 0.45 0.50 1.2 2.0 1.7 0.50 0.50 2.8 2.8 2.5 2.0 2台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 表4.2.2-5 寒冷地区B区(2000≤HDD18<3800, 100<CDD26≤200)围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 0.50 0.50 0.50 0.45 0.60 0.60 0.60 0.50 重质围护结构 2≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分隔采暖与非采暖空间的隔墙、楼板 户门 阳台门下部门芯板 外窗(含阳分) 窗墙面积比≤20% 0.50 0.50 0.50 0.45 0.60 1.0 2.0 1.7 0.60 0.60 0.60 0.50 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC (东、西 向 / 南、北向) 3.2 3.2 2.8 2.5 --- --- 0.70 / --- 0.60 / --- 2台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 表4.2.2-6 夏热冬冷地区A区(1000<HDD18<2000,50<CDD26<150)围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分户墙和楼板 户门 窗墙面积比≤20% 外窗(含阳台门透明部分) 天窗
20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗面积占屋顶面积≤4% 传热系数K W/(m·K) ≤4.7 ≤3.2 ≤3.2 ≤2.5 ≤3.2 22重质围护结构 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.4 ≤1.5 ≤2.0 ≤3.0 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.6 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.8 遮阳系数SC (东、南、西 向 / 北 向) ----- ≤0.80 / ---- ≤0.70 / 0.80 ≤0.60 / 0.70 ≤0.6 表4.2.2-7 夏热冬冷地区B区(1000<HDD18<2000,150<CDD26<300)围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分户墙和楼板 户门 窗墙面积比≤20% 外窗(含阳台门透明部分) 天窗 20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗面积占屋顶面积≤4% 传热系数K W/(m·K) ≤4.7 ≤3.2 ≤3.2 ≤2.5 ≤3.2 22重质围护结构 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.4 ≤1.5 ≤2.0 ≤3.0 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.6 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.8 遮阳系数SC (东、、南、西 向 / 北 向) ----- ≤0.70 / 0.80 ≤0.60 / 0.70 ≤0.50 / 0.60 ≤0.5 表4.2.2-8 夏热冬冷地区C 区(600<HDD18<1000,100<CDD26<300 )围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分隔采暖空调与非采暖空调空间的隔墙 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.4 ≤0.75 ≤0.75 ≤0.75 ≤0.6 ≤1.5 ≤2.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.8 ≤1.5 ≤1.5 ≤1.5 ≤1.2 重质围护结构 2分户墙和楼板 户门 窗墙面积比≤20% 外窗(含阳台门透明部分) 天窗 20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗面积占屋顶面积≤4% 2≤2.0 ≤3.5 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC (东、南、西向 / 北 向) ≤4.7 ≤4.0 ≤3.2 ≤2.5 ≤4.0 ----- ≤0.70 / 0.80 ≤0.60 / 0.70 ≤0.50 / 0.60 ≤0.5 表4.2.2-9 夏热冬暖地区 (HDD18<600, CDD26<200) 围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 ≥10层建筑 外墙 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 外窗(含阳分) 窗墙面积比≤20% 22重质围护结构 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.4 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.7 ≤2.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.8 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤1.5 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向 / 北 向) ----- ----- ----- ----- ----- ----- ≤0.65 / 0.75 ≤0.55 / 0.65 ≤0.45 / 0.55 ≤0.4 台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% 表4.2.2-10 温和地区A 区 (600≤HDD18<2000, CDD26<50) 围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质 墙板等围护结构 ≥10层建筑 屋面 7~9层的建筑 4~6层的建筑 ≤3层建筑 外墙 ≥10层建筑 7~9层的建筑 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.8 ≤0.6 ≤1.0 ≤1.0 重质围护结构 2
4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分户墙和楼板 户门 外窗(含阳分) 窗墙面积比≤20% ≤0.5 ≤0.4 ≤1.5 ≤2.0 ≤3.0 ≤1.0 ≤0.8 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向 / 北 向) ≤4.7 ≤4.0 ≤3.2 ≤2.5 ≤4.0 ----- ≤0.80 / 0.80 ≤0.70 / 0.70 ≤0.60 / 0.60 ≤0.6 2台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% 表4.2.2-11 温和地区B 区 (HDD18<600, CDD26<50) 围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质墙 板等围护结构 屋面 外墙 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 外窗(含阳台门透明部分及天窗) 22重质围护结构 ---- ---- ---- ---- ---- 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向 / 北 向) ---- ---- 注: 1、外墙的传热系数是指考虑了热桥影响后计算得到的平均传热系数,平均传热系数按附录B的规定计算;
2、建筑朝向的范围:
北(偏东60°至偏西60°);东、西(东或西偏北30°至偏南60°);南(偏东30°至偏西30°); 3、表中的窗墙面积比按不同朝向分别计算; 4、表中的遮阳系数系指外窗透明部分的遮阳系数:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数; 无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数;
【条文说明】强制性条文。建筑围护结构热工性能直接影响到居住建筑采暖和空调降温的负荷于能耗,必须予以严格的控制。由于我国幅员辽阔,各地气候差异很大。为了使建筑物适应各地不同的气候条件, 满足节能要求,应根据建筑物所处的建筑气候分区,确定建筑围护结构合理的热工性能参数。本标准按照5个大气候区的11个小区,分别提出了建筑围护结构的传热系数限值以及外窗玻璃遮阳系数的限值。 确定建筑围护结构传热系数的限值时不仅考虑节能率,而且也从工程实际的角度考虑了可行性、合理性。严寒地区和寒冷地区的围护结构传热系数限值,是通过对气候子区的能耗分析和考虑现阶段技术成熟程度而确定的。根据各个气候区节能的难易程度,确定了不同的传热系数限值 。我国严寒地区,在第二步节能时围护结构保温层厚度已经达到6~10mm厚 ,再单纯靠通过加厚保温层厚度,获得的节能收益已经很小。因此通过提高管网输送效率和提高锅炉运行效率来减轻对围护结构的压力。理论分析表明,达到同样的节能效果,锅炉效率每增加1%,则建筑物的耗热量指标可放松要求1.5% 左右, 室外管网输送效率每增加1%, 则建筑物的耗热量指标可放松要求1.0 %左右,并且当锅炉效率和室外管网输送效率都增长时, 总的能耗降低和锅炉效率和室外管网输送效率的增长呈线性关系。考虑到各地节能建筑的节能潜力和我国的围护结构
保温的技术成熟程度,避免了各地采用统一的节能比例的做法,而采取同一气候子区,采用相同的围护结构限值的做法。对处于严寒和寒冷气候区的50个城市的多层建筑的建筑物耗热量指标的分析结果表明,采用的管网输送效率为92%,锅炉平均运行效率为70%时,平均节能率约为65%左右,此时最冷的海拉尔的节能率为58%,伊春的节能率为61%。这对于经济不发达且到目前建筑节能刚刚起步的这些地区来讲,该指标是合适的。
为解决以往节能标准中,高层和小高层容易达到节能标准要求,而低层建筑难于达到节能标准要求的状况,分析中将建筑物分别按照低层、多层、小高层和高层进行建筑物耗热量指标的计算,分析中所采用的典型建筑条件见表1及表2 。由于本标准室内计算温度与原标准有所不同,本标准分析中,已经将原标准规定的80~81年的通用建筑的耗热量指标按照公式进行了折算
严寒和寒冷地区冬季室内外温差大,采暖期长,提高围护结构的保温性能对降低采暖能耗作用明显,因此,本标准提的要求比较高,大致可以达到习惯上所说的节能65%左右的目标。
夏热冬冷地区冬季室内外温差不如北方那么大,提高围护结构的保温性能对降低采暖能耗的作用不如北方明显,因此,本标准提的要求也比北方低。该地区夏季又有空调降温的需求,而透过玻璃直接进入室内的太阳辐射对空调负荷的影响很大,因此本标准对该地区外窗(包括阳台门的透明部分和天窗)除了传热系数的限值外,还提出了遮阳系数的限值。
夏热冬暖地区没有冬季采暖的需求,夏季室内外的平均温差只有几度,提高围护结构的保温性能对降低空调能耗作用不是非常明显,因此本标准提的传热系数要求不高。夏季透过玻璃直接进入室内的太阳辐射对空调负荷的影响很大,因此本标准对该地区外窗(包括阳台门的透明部分和天窗)提出了遮阳系数的限值。至于外窗的传热系数,由于夏季室内外温差不大,考虑到可以使用单层玻璃窗,所以未对传热系数提出要求。 温和地区A区冬季有采暖的需求,围护结构的热工性能要求接近夏热冬暖地区B区。
温和地区B区冬季无采暖需求,夏季无空调降温需求,所以对围护结构的热工性能没提明确要求。
各个朝向窗墙面积比是指不同朝向外墙面上的窗、阳台门的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面的总面积(包括该朝向上的窗、阳台门的透明部分的总面积)之比。
窗墙面积比的确定要综合考虑多方面的因素,其中最主要的是不同地区冬、夏季日照情况(日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小),季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准以及外窗开窗面积与建筑能
耗等因素。一般普通窗户(包括阳台门的透明部分)的保温隔热性能比外墙差很多,窗墙面积比越大,采暖和空调能耗也越大。因此,从降低建筑能耗的角度出发,必须限制窗墙面积比。本条文规定的围护结构传热系数和遮阳系数限值表中,窗墙面积比越大,对窗的热工性能要求越高。
窗(包括阳台门的透明部分)对建筑能耗高低的影响主要有两个方面,一是窗的传热系数影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是窗受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。冬季,通过窗口进入室内的太阳辐射有利于建筑的节能,因此,减小窗的传热系数抑制温差传热是降低窗热损失的主要途径之一;而夏季,通过窗口进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射以及减小窗或透明幕墙的温差传热都是降低空调能耗的途径。
在严寒和寒冷地区,采暖期室内外温差传热的热量损失占主要地位。因此,对窗的传热系数的要求高于南方地区。反之,在夏热冬暖和夏热冬冷地区,空调期太阳辐射得热所引起的负荷可能成为了主要矛盾,因此,对窗的玻璃(或其他透明材料)的遮阳系数的要求高于北方地区。
4.2.3 夏热冬暖地区、夏热冬冷地区以及寒冷地区空调负荷大的建筑的外窗(包括阳台的透明部分)宜设置外部遮阳,遮阳的设置除能够有效地遮挡太阳辐射外,还应避免对窗口通风特性产生不利影响。外部遮阳的遮阳系数按附录C确定。
【条文说明】夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分,设置外遮阳是减少太阳辐射热进入室内的一个有效措施。夏季外遮阳在遮挡阳光直接进入室内的同时,可能也会阻碍窗口的通风,因此设计时要加以注意。
4.2.4 活动式外遮阳容易兼顾建筑冬夏两季对阳光的不同需求,如设置了展开后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳,则认定第4.2.2条提到的对外窗的遮阳系数要求得到满足。
【条文说明】建筑物在冬夏两季对透过窗户进入室内的太阳辐射的需求是截然相反的。尤其是在夏热冬冷地区更是如此,所以设置活动式的外遮阳更加合理。窗外侧的卷帘、百叶窗等就属于“展开后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳”,虽然造价比一般固定外遮阳(如窗口上部的外挑板等)高,但遮阳效果好,最能兼顾冬夏,应当鼓励使用。
4.2.5 居住建筑不宜设置凸窗。设置凸窗时,凸窗凸出(从内墙面至凸窗内表面)不应大于600mm。凸窗的传热系数应比普通平窗降低10%,其不透明的顶部、底部、侧面的传热系数应小于或等于外墙的传热系数。 严寒地区不应设置凸窗,寒冷地区及夏热冬冷地区A区和B区北向的卧室、起居室不应设置凸窗。 计算窗墙面积比时,凸窗的窗面积和凸窗所占的墙面积都按窗洞口面积计算。
【条文说明】从节能的角度出发,居住建筑不应设置凸窗,但节能并不是居住建筑设计所要考虑的唯一因素,因此本条文提“不宜设置凸窗”。设置凸窗时,凸窗的保温性能必须予以保证,否则不仅造成能源浪费,而且容易出现结露、淌水、长霉等问题,影响房间的正常使用。严寒地区冬季室内外温差大,凸窗更加容易发生结露现象,寒冷地区以及夏热冬冷地区A区和B区北向的房间冬季凸窗也容易发生结露现象,因此本条文提“不应设置凸窗”。
4.2.6外窗应具有良好的密闭性能,严寒、寒冷地区以及夏热冬冷A区和B区建筑的外窗气密性等级不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的4级。夏热冬冷C区、夏热冬暖地区和温和地区建筑的外窗气密性等级不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的3级。
【条文说明】强制性条文。为了保证建筑的节能,要求外窗具有良好的气密性能,以避免夏季和冬季室外空气过多地向室内渗漏。《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的4级对应的性能是:在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不大于1.5m,且每小时每平方米面积的空气渗透量不大于4.5m。3级对应的性能是:在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不大于2.5m,且每小时每平方米面积的空气渗透量不大于7.5 m。
本条文对不同气候区外窗气密性的要求分成两档,在室内外温差比较大的地区,外窗的气密性要求严一些,在室内外温差比较小的地区,外窗的气密性要求则松一些。
4.2.7 外墙与屋面的热桥部位均应进行保温处理,以保证热桥部位的内表面温度在室内空气设计温、湿度条件
3
3
3
3
下不低于露点温度。
【条文说明】住宅室内表面发生结露会给室内环境带来负面的影响,给居住者的生活带来不便。如果长时间的结露则还会滋生霉菌,对居住者的健康造成有害的影响,是不允许的。 室内表面出现结露最直接的原因是表面温度低于室内空气的露点温度。
一般说来,住宅外围护结构的内表面大面积结露的可能性不大,结露大都出现在金属窗框、窗玻璃表面、墙角、墙面、屋面上可能出现热桥的位置附近。本条文规定在住宅的设计过程中,应注意外墙与屋面可能出现热桥的部位的特殊保温措施,核算在设计状态下可能结露部位的内表面温度是否高于露点温度,防止在室内温、湿度设计条件下产生结露现象。
另一方面,热桥是出现大密度热流的部位,加强热桥部位的保温,可以减小采暖和空调负荷。
值得指出的是,要彻底杜绝内表面的结露现象有时也是非常困难的。例如在我国南方的霉雨季节,空气非常潮湿,空气所含的水蒸汽接近饱和,对应的露点温度已经非常接近空气本身的温度。表面温度只要稍稍比空气温度低一点,就会发生结露现象。在这种情况下,除非紧闭门窗,室外空气经除湿处理后再送入室内,否则短时间的结露现象是不可避免的。因此,本条文规定的是在“室内空气设计温、湿度条件下”不应出现结露。“室内空气温、湿度设计条件下”就是一般的正常情况,不是象南方的霉雨季节那样非常潮湿的情况。 4.2.8 底层地坪以及与地坪接触的周边外墙应采用良好的保温防潮措施。
【条文说明】与土壤接触的地面以及地面以上几十厘米高的周边外墙(特别是墙角)由于受二维、三维传热的影响, 比较容易出现表面温度低的情况,一方面造成大量的热量损失,另一方面也容易发生返潮、结露,因此要特别注意这一部分围护结构的保温防潮。
在严寒和寒冷地区,即使没有地下室,也应该将外墙外侧的保温延伸到地坪以下,有利于减小周边地面以及地面以上几十厘米高的周边外墙(特别是墙角)热损失,提高内表面温度,避免结露。 4.3 围护结构热工性能的权衡判断
4.3.1 建筑围护结构热工性能的权衡判断在严寒和寒冷地区以建筑耗热量指标为判据,在夏热冬冷地区和温和地区A区以采暖耗电量和空调耗电量之和为判据,在夏热冬暖地区以空调耗电量为判据。
【条文说明】第4.2.2条对各气候区的建筑的围护结构提出了明确的热工性能要求,如果这些热工性能要求全部得到满足,则可认定设计的建筑满足本标准的节能设计要求。但是,随着住宅的商品化,开发商和建筑师越来越关注住宅建筑的个性化,有时会出现所设计建筑不能全部满足各部分建筑围护结构热工性能要求的情况。在这种情况下,不能简单地判定该建筑不满足本标准的节能设计要求。因为第4.2.2条是对每一个部分分别提出热工性能要求,而实际上对建筑物采暖和空调负荷的影响是所有建筑围护结构热工性能的综合结果。某一部分的热工性能差一些可以通过提高另一部分的热工性能弥补回来。例如某建筑的体形系数超过了第4.1.4条提出的限值,通过提高改建筑墙体和外窗的保温性能,完全有可能使它传热损失仍旧得到很好的控制。为了尊重建筑师的创造性工作,同时又使所设计的建筑能够符合节能设计标准的要求,引入建筑围护结构的总体热工性能是否达到要求的权衡判断法。权衡判断法不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能,而是着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求。
严寒和寒冷地区夏季空调降温的需求很小,因此建筑围护结构的总体热工性能权衡判断以建筑耗热量指标为判据。夏热冬冷地区和温和地区A区冬季采暖夏季空调都有需求,因此以采暖耗电量和空调耗电量之和为判据。夏热冬暖地区冬季采暖没有需求,因此以空调耗电量为判据。
4.3.2 在严寒和寒冷地区,计算得到的所设计居住建筑的建筑耗热量指标应小于或等于附录A中的表A-2的限值。
在夏热冬冷地区和温和地区A区,计算得到的所设计居住建筑的采暖耗电量和空调耗电量之和应小于或等于参照建筑的采暖耗电量和空调耗电量之和。
在夏热冬暖地区,计算得到的所设计居住建筑的空调耗电量应小于或等于参照建筑的空调耗电量。
【条文说明】附录A中表A-2的严寒和寒冷地区各城市的建筑耗热量指标限值,是根据底层、多层、中高层、高层一些比较典型的建筑计算出来的,这些建筑的体形系数满足表4.1.4的要求,围护结构热工性能参数满足第4.2.2条中提出对应表的要求,因此作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
夏热冬冷地区和温和地区A区各城市的建筑既有采暖的需求,又有空调降温的需求,因此需要计算采暖耗电量和空调耗电量。与北方采暖地区集中采暖的居住建筑不同,夏热冬冷地区的采暖和空调是居民的个人行为,冬夏两季,极少数家庭会把一套住宅内各个房间的空调器都同时长时间运行,绝大多数家庭开启空调器的习惯是人在哪个房间就开哪个房间的空调器。按照这种模式计算,同样是3口之家,两室一厅60多平米的一套住宅和3室两厅90多平米一套住宅的采暖空调耗电量折合到单位建筑面积差异会很大,因此如果仿照严寒和寒冷地区,直接给出采暖耗电量和空调耗电量限值不太合适,所以用参照建筑的采暖耗电量和空调耗电量来作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
夏热冬暖地区与夏热冬冷相比,除了不计算采暖耗电外,空调的使用情况相仿,因此,也用参照建筑的空调耗电量作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
所谓参照就是一栋与所设计的建筑对应的虚拟建筑。参照建筑的形状、大小、内部的房间划分与实际所设计的建筑完全一致,参照建筑各部分的围护结构传热系数和遮阳系数符合第4.2.2条的要求,其中窗墙面积比取40%。计算参照建筑和所设计的建筑全年的采暖和空调能耗,并依照这两个能耗的比较结果作出判断。 4.3.3 严寒和寒冷地区所设计建筑的建筑耗热量指标按式4.3.3计算。
4.3.4 夏热冬冷地区和温和地区A区所设计建筑和参照建筑的采暖耗电量和空调耗电量应采用经国家建设行政主管部门审定通过的逐时动态计算软件计算。
【条文说明】由于夏热冬冷地区的气候特性,室内外温差比较小,一天之内温度波动对围护结构传热的影响比较大,尤其是夏季,白天室外气温很高,又有很强的太阳辐射,热量通过围护结构从室外传入室内;夜里室外温度下降比室内温度快,热量有可能通过围护结构从室内传向室外。如果用室内外平均温差来计算室内外的传热,上面这种昼夜反方向的传热就可能抵消掉了,出现没有空调负荷或很小空调负荷的情况。而事实上,当白
天温度很高,为了消除室外传入室内的热量,房间里开启空调设备,消耗了电能。到了夜间室外温度降低,通过自然通风,室内温度可能降至很舒适的水平。从耗能的角度讲,至多是空调设备停止运行,不消耗电能,24小时累加还是要耗能的。由于这个原因,为了比较准确地计算采暖、空调负荷,并与现行国标《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19保持一致,需要采用动态计算方法。与静态计算方法相比,动态计算方法的一个最显著的特点就是计算的时间步长很小,通常都采用一个小时作为计算的时间步长,因此负荷的计算比较准确。 动态的计算方法有很多,暖通空调设计手册里的冷负荷计算法就是一种常用的动态的计算方法。本标准采用了反应系数计算方法,并采用美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的DOE-2软件作为计算工具。
随着建筑节能工作的开展以及暖通设计技术的提高,会出现更多的动态计算软件,例如,清华大学开发的DeST就是一个具有自主知识产权的动态计算软件。不可否认不同的软件计算同一个建筑物也会出现不同的结果,问题的关键是要使不同软件之间的误差得到一定的控制。为了维护国家或行业标准的权威性,依照本标准设计居住建筑或对设计的居住建筑进行节能审核时,应该使用有国家建设行政主管部门审定通过的逐时动态计算软件。 4.3.4.1参照建筑应根据所设计的建筑建立,参照建筑的大小、形状、朝向、内部的房间划分应与所设计的建筑完全一致,参照建筑围护结构热工性能参数应根据设计建筑所处的气候子区分别符合表4.2.2-6、表4.2.2-7、表4.2.2-8、表4.2.2-10的要求。参照建筑的体形系数应处理成符合表4.1.4的要求。
【条文说明】“参照建筑”是用来计算所设计建筑采暖空调耗电量限值的。因此,参照建筑必须在大小、形状、朝向、内部的房间划分等各个方面与所设计的实际建筑物相同,围护结构热工性能参数应符合与地区对应的表4.2.2-6、表4.2.2-7、表4.2.2-8、表4.2.2-10的要求,这样的参照建筑才有比对的意义。
当所设计建筑的窗墙面积比大于对应表中的限值时,参照建筑的窗户要按比例缩小,使得参照建筑的窗墙面积比等于对应表中的限值。
当所设计建筑的天窗和屋顶面积之比大于对应表中的限值时,参照建筑的天窗要按比例缩小,使得参照建筑的天窗和屋顶面积之比等于对应表中的限值。
在夏热冬冷地区和温和地区A区,表4.1.4对建筑的体形系数是有强制性要求的,因此在生成参照建筑时也必须考虑体形系数的限制,否则第4.1.4条就不是真正意义上的强制性条文。
由于已经规定参照建筑的大小、形状必须与所设计的实际建筑物相同,如果不经过特殊参照建筑的体形系数已经客观存在。当参照建筑体形系数大于表4.1.4中规定的限值时,按比例缩小每一个开间外墙的尺寸,按比例缩小顶层每一个开间屋顶的尺寸,开间本身的尺寸不变,使得参照建筑缩小后的外包面积除以参照建筑的体积等于表4.1.4中规定的限值。每一个开间外墙和顶层每一个开间屋顶空出的部分用假想的绝热板填满。由于限制体形系数的真正目的在于控制单位体积对应的外包传热面积,参照建筑经过这样处理后,可以达到同样的目的。
4.3.4.2用外墙平均传热系数计算墙体传热,外墙平均传热系数根据附录B 计算确定。
【条文说明】外墙平均传热系数是指考虑了墙体上的热桥的传热损失之后的一个当量传热系数。由于随着墙体保温性能的提高,热桥对整个墙体的传热性能的相对影响越来越大。例如,一面3.3米宽,2.8米高的典型房间开间的外墙,如果采用5cm厚的聚苯乙烯硬质泡沫塑料板做内侧保温,由于开间两侧的纵墙和上下两边的楼板、地板形成的热桥的影响,平均以后的保温性能大约只相当于采用3cm厚的聚苯乙烯硬质泡沫塑料板做保温。如此大的影响不能不考虑。
现行的几本建筑节能设计标准都采用面积加权法来计算外墙平均传热系数,随着建筑保温材料的多样化,节点的构造方式越来越复杂,面积加权法计算得到的结果误差还是很大,因此本标准规定了新的外墙平均传热系数计算方法。
新的外墙平均传热系数计算方法基于二维稳态传热计算,在附录B中有详细的描述,与现行的ISO 标准一致,能够比较好地反映热桥的传热影响,缺点是比较复杂。
目前几乎所有的动态模拟计算软件,处理墙体传热时都只能按一维传热来考虑,因此在输入墙体分层构造时,适当减薄墙体保温层的厚度,使减薄墙体保温层厚墙体的传热系数于根据附录B 计算得到的外墙平均传热系数相等。
4.3.4.3空气调节和采暖设备采用房间空调器。空调设备额定能效比取2.7,采暖设备的额定能效比取1.5。
【条文说明】采暖设备的额定能效比取1.5,主要是考虑冬季采暖设备部分使用家用冷暖型(风冷热泵)空调器,部分仍使用电热型采暖器;空调设备额定能效比取2.7,主要是考虑家用空调器国家标准规定的最低能效比已有所提高,目前已经完全可以满足这一水平。
在计算中取比较低的设备额定能效比,有利于突出建筑围护结构在建筑节能中的作用。由于本地区室内采暖、空调设备的配置是居民个人的行为,本条文规定的空调和采暖设备能效比只是两个计算参数,并不能控制居住建筑中实际使用设备的能效,本标准能控制的实际上只是建筑围护结构。
4.3.4.4气象条件应采用建筑所地的典型气象年数据,如果没有当地的气象数据,可选择在相同气候区中距离最近的城市的气象数据。
【条文说明】气象数据对计算采暖空调能耗的影响很大,为了维护国家或行业标准的权威性,依照本标准设计居住建筑或对设计的居住建筑进行节能审核时,应该使用统一的气象资料。按照目前我国的实际情况,有很多城市并没有自己的气象站和长期观测的气象资料,因此只能选用在相同气候区中距离最近的城市的气象数据来代替。
条文4.3.4规定计算的采暖耗电量和空调耗电量只是一个用于比较判断的理论数值,并非居住建筑实际消耗的电量。因此最重要的是计算附录A 中的限值和计算所设计建筑的采暖耗电量和空调耗电量用的是同样的气象数据。另一方面,随着我国的社会和经济的发展,随着我国气象观测技术水平的提高,将来气象数据的获取会越来越容易。
4.3.4.5 计算采暖耗电量和空调耗电量时,应按照附录D的规定考虑房间的类别,考虑房间人员、照明、电器的情况,考虑室温的变化情况,考虑设备的运行情况,考虑通风的情况。
【条文说明】计算采暖耗电量和空调耗电量时,房间内的人员、照明、电气设备、通风等都会对结果产生很大的影响,在附录D中对这些因素多做了详细的规定,目的是建立起一个比较接近实际的“标准工况”
由于本标准建立起的“标准工况”与现行的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的“标准工况”不一样,计算出来的采暖耗电量和空调耗电量不一样。由于本标准建立起的“标准工况”比较接近现实,而《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的“标准工况”比较接近理想,所以按照本标准规定计算得到的能耗会比按《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定计算得到的能耗低,但两者并无对错之分。
4.3.5 夏热冬暖地区所设计建筑的空调耗电量和参照建筑的空调耗电量应采用经国家建设行政主管部门审定通过的逐时动态计算软件计算。所设计建筑的空调耗电量和参照建筑的空调耗电量应采用同一个软件,并且在相同的计算条件下完成。
【条文说明】夏热冬暖地区只计算夏季空调能耗,关于夏季空调应使用动态计算方法来计算的理由已在第4.3.4条的条文说明中解释。
由于最重终要根据所设计建筑和参照建筑空调耗电量之间的关系来判断所设计建筑是否满足节能设计标准的要求,为保证两个计算结果的可比性,规定使用同一个软件并且在相同的计算条件下计算空调耗电量。 4.3.5.1参照建筑应根据所设计的建筑建立,参照建筑的大小、形状、朝向、内部的房间划分应与所设计的建筑完全一致,参照建筑围护结构热工性能参数应符合表4.2.2-9的要求。
【条文说明】“参照建筑”是用来计算所设计建筑采暖空调耗电量的限值的。因此,参照建筑必须在大小、形状、朝向。内部的房间划分等各个方面与所设计的实际建筑物相同,围护结构热工性能参数应符合表4.2.2-9的要求,这样的参照建筑才有比对的意义。
当所设计建筑的窗墙面积比大于表4.2.2-9的限值时,参照建筑的窗户要按比例缩小,使得参照建筑的窗墙面积比等于于4.2.2-9的限值。
当所设计建筑的天窗和屋顶面积之比大于表4.2.2-9的限值时,参照建筑的天窗要按比例缩小,使得参照建筑的天窗和屋顶面积之比等于表4.2.2-9的限值。
表4.2.2-9对外窗和天窗的传热系数没有提出要求,参照建筑的外窗和天窗的传热系数取6.0 W/(mK)。 表4.1.4对夏热冬暖地区居住建筑的体形系数没有限值要求,因此生成参照建筑不必象在夏热冬冷地区那样作体形系数的处理。
4.3.5.2宜用外墙平均传热系数计算墙体传热,外墙平均传热系数根据附录B 计算确定。
2
【条文说明】外墙平均传热系数是指考虑了墙体上的热桥的传热损失之后的一个当量传热系数。由于随着墙体保温性能的提高,热桥对整个墙体的传热性能的相对影响越来越大。用外墙平均传热系数计算墙体传热的好处是更加接近实际情况,缺点是比较复杂。
由于在夏热冬暖地区只计算夏季空调负荷,夏季室内外温差并不很大,为简化计算起见,本条文不强调一定要用外墙平均传热系数计算墙体传热。
现行的几本建筑节能设计标准都采用面积加权法来计算外墙平均传热系数,随着建筑保温材料的多样化,节点的构造方式越来越复杂,面积加权法计算得到的结果误差还是很大,因此本标准规定了新的外墙平均传热系数计算方法。
新的外墙平均传热系数计算方法基于二维稳态传热计算,在附录B中有详细的描述,与现行的ISO 标准一致,能够比较好地反映热桥的传热影响,缺点是比较复杂。
目前几乎所有的动态模拟计算软件,处理墙体传热时都只能按一维传热来考虑,因此在输入墙体分层构造时,适当减薄墙体保温层的厚度,使减薄墙体保温层厚墙体的传热系数于根据附录B 计算得到的外墙平均传热系数相等。
4.3.5.3空气调节设备采用房间空调器。空调设备额定能效比取2.7。
【条文说明】空调设备额定能效比取2.7,主要是考虑家用空调器国家标准规定的最低能效比已有所提高,目前已经完全可以满足这一水平。在计算中取比较低的设备额定能效比,有利于突出建筑围护结构在建筑节能中的作用。由于夏热冬暖地区室内空调设备的配置是居民个人的行为,本条文规定的空调设备能效比只是个计算参数,并不能控制居住建筑中实际使用设备的能效,本标准能控制的实际上只是建筑围护结构。
4.3.5.4气象条件应采用建筑所地的典型气象年数据,如果没有当地的气象数据,可选择在相同气候区中距离最近的城市的气象数据。
4.3.5.5 计算空调耗电量时,应按照附录D的规定考虑房间的类别,考虑房间人员、照明、电器的情况,考虑室温的变化情况,考虑设备的运行情况,考虑通风的情况。
5.采暖、通风和空气调节节能设计
附录A主要城市的气候区属、气象参数、能耗限值
A.0.1 根据采暖度日数和空调度冷数,将全国分成I、II、III、IV、V(严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、温和)五个不同的气候大区,十一个不同的气候小区。 A.0.1.1 Ⅰ区(严寒地区)的分区指标是 8000>HDD18>3800,气候特征是冬季严寒,根据冬季严寒的不同程度,又细分成Ⅰ(A)、Ⅰ(B)、Ⅰ(C)三个小区: Ⅰ(A)区的分区指标是 8000 >HDD18>5500,气候特征冬季异常寒冷,夏季凉爽 Ⅰ(B)区的分区指标是 5500 >HDD18>5000,气候特征冬季非常寒冷,夏季凉爽
Ⅰ(C)区的分区指标是 5000 >HDD18>3800,气候特征冬季很寒冷,夏季凉爽 A.0.1.2 II区(寒冷地区)的分区指标是 3800>HDD18>2000,0 < CDD26 < 200,气候特征是冬季寒冷,根据夏季热的不同程度,又细分成II(A)、II(B)二个小区:
Ⅱ(A)区的分区指标是 3800>HDD18>2000, 0<CDD26 <100,气候特征冬季寒冷,夏季凉爽
Ⅱ(B)区的分区指标是 3800>HDD18>2000,100<CDD26 <200, 气候特征冬季寒冷,夏季热 A.0.1.3 Ⅲ 区(夏热冬冷地区)的分区指标是 2000>HDD18>600, 50<CDD26 <300,气候特征是冬季冷,夏季热,根据冬夏冷热的不同程度,又细分成Ⅲ(A) 、Ⅲ(B) 、Ⅲ(C)三个小区:
Ⅲ(A)区的分区指标是2000>HDD18>1000, 50<CDD26 <150,气候特征冬季冷,夏季稍热 Ⅲ(B)区的分区指标是2000>HDD18>1000, 150<CDD26 <300,气候特征冬季冷,夏季热
Ⅲ(C)区的分区指标是1000>HDD18> 600, 100<CDD26 <300,气候特征冬季稍冷,夏季热 A.0.1.4 Ⅳ区(夏热冬暖地区) 的分区指标是 HDD18<600,CDD26 >200,气候特征冬季温暖,夏季炎热 A.0.1.5 Ⅴ区(温和地区) 的分区指标是 HDD18<2000,CDD26 <50, 气候特征是夏季凉爽, 部分地区冬季冷,根据冬季冷的不同程度,又细分成Ⅴ(A)、Ⅴ(B)二个小区:
Ⅴ(A)区的分区指标是 2000>HDD18>600, CDD26 <50 ,气候特征夏季凉爽,冬季冷 Ⅴ(B)区的分区指标是 HDD18<600, CDD26 <50 ,气候特征冬季夏季,凉爽温暖
表A-1 主要城市的建筑节能计算用气象参数
表A-1 主要城市的建筑节能计算用气象参数(续1)
表A-1 主要城市的建筑节能计算用气象参数(续1)
表A-1 主要城市的建筑节能计算用气象参数(续2)
表A-1 主要城市的建筑节能计算用气象参数(续2)
附录B 平均传热系数和热桥线性传热系数计算方法 附录C 建筑遮阳系数的简化计算
注:拟合系数应按4.2.2条有关朝向的规定在本表中选取。
附录D 夏热冬冷地区和温和地区A区建筑物的采暖和空调耗电量计算条件
D.0.1 房间内的人员数量按表D.0.1-1确定,人员逐时在室率按表D.0.1-2确定。 表D.0.1-1 不同类型房间人员数量
房间类别 主卧室 次卧室 起居室 餐厅 书房 其他房间 人员数量 2 1 3 3 1 0 表D.0.1-2 房间人员逐时在室率 ╳100%
D.0.2 房间的照明功率密度按表D.0.2-1确定,照明开关时间按表D.0.2-2确定。 表D.0.2-1 照明功率密度值
房间类别 主卧室 次卧室 起居室 餐厅 书房 厨房 卫生间 走廊 楼梯间 封闭阳台 地下室 表D.0.2-2 照明开关时间表 ╳100%
D.0.3房间的电器、炊事、热水设备功率按表D.0.3-1确定,电器、炊事、热水设备的逐时使用率按表D.0.3-2确定。
表D.0.3-1 不同类型房间设备功率
房间类别 起居室 书房 其他房间 厨房 卫生间 电器设备功率(W/m2) 30 30 0 炊事或热水设备散热功率(W) 2000 500 照明功率密度(W/m2) 7 7 7 7 7 7 6 5 5 3 3 表D.0.3-2 设备逐时使用率 ╳100%
D.0.4 房间的空气调节和采暖温度按表D.0.4-1和表D.0.4-2确定。 表D.0.4-1 房间的采暖温度 ℃
表D.0.4-2 房间的空调温度 ℃
D.0.5 采暖空调设备的日运行时间和全年运行时间表按照表D.0.5-1和D.0.5-2确定。 表D.0.5-1 采暖和房间空调器的日运行时间表
房间类别 工作日 节假日 表D.0.5-2 采暖和房间空调器的全年运行时间表
房间类别 采暖空调房间 采暖时间 空调时间 系统工作时间 11月1日-次年3月15日 5月15日-10月1日 系统工作时间 1:00 --- 7:00 18:00 --- 24:00 1:00 --- 24:00 采暖空调房间 D.0.6采暖空调设备运行时房间换气次数取1.0次/h。设备不运行时外窗可开启,每小时最大自然通风换气次数为10次。
在外窗的开启时间段内,实际自然通风换气量根据室外温度和室内温度变化而变化。
附录E 夏热冬暖地区建筑物的空调耗电量计算条件
E.0.1房间内的人员数量按表E.0.1-1确定,人员逐时在室率按表E.0.1-2确定。
表E.0.1-1 不同类型房间人员数量
房间类别 主卧室 次卧室 起居室 餐厅 书房 其他房间 人员数量 2 1 3 3 1 0 表E.0.1-2 房间人员逐时在室率 ╳100%
E.0.2 房间的照明功率密度按表E.0.2-1确定,照明开关时间按表E.0.2-2确定。 表E.0.2-1 照明功率密度值
房间类别 主卧室 次卧室 起居室 餐厅 书房 厨房 卫生间 走廊 楼梯间 封闭阳台 地下室 照明功率密度(W/m2) 7 7 7 7 7 7 6 5 5 3 3 表E.0.2-2 照明开关时间表 ╳100%
E.0.3房间的电器、炊事、热水设备功率按表E.0.3-1确定,电器、炊事、热水设备的逐时使用率按表E.0.3-2确定。
表E.0.3-1 不同类型房间设备功率
房间类别 起居室 书房 其他房间 厨房 卫生间 电器设备功率(W/m2) 30 30 0 炊事或热水设备散热功率(W) 2000 500 表E.0.3-2 设备逐时使用率 ╳100%
E.0.4 房间的空气调节按表E.0.4-1确定。 表E.0.4-1 房间的空调温度 ℃
E.0.5 空调设备的日运行时间和全年运行时间表按照表E.0.5-1和E.0.5-2确定。 表E.0.5-1 房间空调器的日运行时间表
房间类别 工作日 节假日 系统工作时间 1:00 --- 7:00 18:00 --- 24:00 1:00 --- 24:00 空调房间 表E.0.5-2 房间空调器的全年运行时间表
房间类别 空调房间 系统工作时间 5月15日-10月1日 E.0.6 采暖空调设备运行时房间换气次数取1.0次/h。设备不运行时外窗可开启,每小时最大自然通风换气次数为10次。
在外窗的开启时间段内,实际自然通风换气量根据室外温度和室内温度变化而变化。
附录F 严寒和寒冷地区围护结构传热系数的修正系数ε值
F.0.1 用传热系数的修正系数ε来计算太阳辐射和夜间天空辐射对外墙、屋顶传热的影响。 F.0.2 外墙、屋顶传热系数的修正系数ε由表F.0.2确定。 表 F.0.2 围护结构传热系数的修正系数ε
附录G 关于面积和体积的计算
G.0.1 建筑面积(AO),应按各层外墙外包线围成的平面面积的总和计算。包括半地下室的面积,不包括地下室的面积。
G.0.2 建筑体积(VO ),应按与计算建筑面积所对应的建筑物外表面和底层地面所围成的体积计算。 G.0.3 换气体积(V ),楼梯间及外廊不采暖时,按V=0.60 VO计算;楼梯间及外廊采暖时,按V=0.65VO计算。
G.0.4 屋顶或顶棚面积,应按支承屋顶的外墙外包线围成的面积计算。应减去不采暖楼梯间及外廊的屋顶或顶棚面积。
G.0.5 外墙面积,应按不同朝向分别计算。某一朝向的外墙面积,由该朝向的外表面积减去外窗面积构成,并减去不采暖楼梯间及外廊的外墙面积。
G.0.6 外窗(包括阳台门上部透明部分)面积,应按不同朝向和有无阳台分别计算,取洞口面积。 G.0.7 外门面积,应按不同朝向分别计算,取洞口面积。
G.0.8 阳台门下部不透明部分面积,应按不同朝向分别计算,取洞口面积。 G.0.9 地面面积,应按外墙内侧围成的面积计算。
G.0.10 地板面积,应按外墙内侧围成的面积计算,并区分为接触室外空气的地板和不采暖地下室上部的地板。
G.0.11 楼梯间及外廊隔墙面积,楼梯间及外廊不采暖时,应计算此项面积,由楼梯间及外廊总面积减去户门洞口总面积构成。
G.0.12 户门面积,楼梯间及外廊不采暖时,应计算此项面积,由户门洞口总面积构成。 G.0.13 窗墙面积比的计算
窗墙面积比分朝向计算,某朝向的窗墙面积比等于该朝向的外窗总面积除以该朝向的墙面总面积。 某朝向有封闭阳台时,该朝向的外窗总面积应该包含封闭阳台全部的外窗洞口面积,该朝向的墙面总面积应该包含封闭阳台全部的立面面积。
某朝向有凸窗时,该朝向的外窗总面积应该包含凸窗全部的窗洞口面积,该朝向的墙面总面积应该包含应该包含凸窗全部的立面面积。 G.0.14 凹凸墙面的朝向归属
某朝向有外凸部分时,如果凸出部分的长度(垂直于该朝向的尺寸)小于或等于1.5米,则该凸出部分的全部外墙面积计入该朝向的外墙总面积;如果凸出部分的长度大于1.5米,则该凸出部分按各自实际朝向计入各自朝向的外墙总面积。
某朝向有内凹部分时,如果凹入部分的宽度(平行于该朝向的尺寸)小于5米,且凹入长度小于或等于凹入部分的宽度,则该凹入部分的全部外墙面积计入该朝向的外墙总面积。如果凹入部分的宽度(平行于该朝向的尺寸)小于5米,,且凹入长度大于或等于凹入部分的宽度,则该凹入部分的两个侧面外墙面积计
入北向的外墙总面积,该凹入部分的正面外墙面积计入该朝向的外墙总面积。如果凹入部分的宽度大于或等于5米,则该凹入部分按各实际朝向计入各自朝向的外墙总面积。 G.0.15 内天井墙面的朝向归属
内天井的高度大于等于内天井最宽边长的2倍时,内天井的全部外墙面积计入北向的外墙总面积。内天井的高度小于内天井最宽边长的2倍时,内天井的外墙按各实际朝向计入各自朝向的外墙总面积。
附录H 采暖管道最小保温层厚度 δmin
注:保温材料层的平均使用温度,tmw=(tge+the)/2-20;tge、the分别为采暖期室外平均温度下,热网供回水平均温度,℃
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