居住建筑的能源消耗量,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,但一般而言,采暖空调的能耗占建筑能耗的大部分,此外,照明能耗也占一定比例。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中已另有规定。
1.0.3居住建筑的建筑热工和暖通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,还要降低建筑围护结构的传热损失,提高采暖、通风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。并考虑到不同地区的气候、经济、技术和建筑结构与构造的实际情况,
居住建筑的能耗主要包括通过采暖、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,一些城市的集中供热也是以小型锅炉供热为主,而现在已逐步转变为以集中供热为主,区域供热已经有了很大的发展。1996年全国各城市集中供热面积共计只有7.3 亿m2,到2005年各地区城市集中供热面积已达25.2亿m2,采用不同燃料的分散锅炉供热也迅速增加。1997年城镇居民家庭平均每百户空调器拥有量北京为27.20台,到2005年已迅速增加到146.47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,本标准未包括照明节能内容。
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)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;在此能耗值的基础上,确定节能居住建筑全年的采暖能耗降低65%左右作为节能目标,再按此目标对建筑、热工、采暖设计提出节能措施要求。
当然,这种全年采暖能耗计算,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、十分复杂的,运行情况也是千差万别的,因此,在做节能设计时按照本标准的规定去做就可以满足要求,没有必要再花时间去计算分析所设计建筑物的节能率。
本标准的实施,既可节约采暖与空调用能,又有利于提高建筑热舒适性,改善人民生活。
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、通风设计中应该控制的、与能耗有关的指标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。
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2 术语
2.0.1采暖度日数 (HDD18)heating degree day based on 18℃
一年中,当某天室外日平均温度低于18℃时,将该日平均温度与18℃的差值乘以1天,并将此乘积累加,得到一年的度日数。
2.0.2空调度日数 (CDD26)cooling degree day based on 26℃
一年中,当某天室外日平均温度高于26℃时,将该日平均温度与26℃的差值乘以1天,并将此乘积累加,得到一年的度日数。
2.0.3 计算采暖期天数(Z) heating period for calculation
采用滑动平均法计算出的累年日平均温度低于或等于5℃的天数,单位:d。计算采暖期天数仅供建筑节能设计计算时使用,与当地法定的采暖天数不一定相等。
2.0.4 计算采暖期室外平均温度(te ) mean outdoor temperature during heating period
计算采暖期室外的日平均温度的算术平均值称为采暖期室外平均温度。
2.0.5 建筑物体形系数(S ) surface to volume ratio
建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中,不包括地面和不采暖楼梯间内墙及户门的面积。
2.0.6 建筑物耗热量指标(qH ) index of heat loss of building
在计算采暖期室外平均温度条件下,为保持室内设计计算温度,单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备供给的热量,单位为W/m2。
2.0.7 围护结构传热系数(K) heat transfer coefficient of building envelope
在稳态条件下,围护结构两侧空气温差为1℃,在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量为围护结构传热系数,单位为W/m2·K。
2.0.8 外墙平均传热系数(Km ) mean heat transfer coefficient of external wall
考虑了墙上存在的热桥影响后得到的外墙传热系数,单位为W/m2·K。
2.0.9 围护结构传热系数的修正系数(εi ) modification coefficient of building envelope
考虑太阳辐射和天空辐射对围护结构传热的影响而引进的修正系数。 【条文说明】
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建筑围护结构的传热主要是由室内外温差引起的,但同时还受到太阳辐射、天空辐射以及地面和其他建筑反射辐射的影响。地面和其他建筑的反射辐射在此不考虑。围护结构传热量因受太阳辐射和天空辐射影响而改变,改变后的传热量与未太阳辐射和天空辐射影响原有传热量的比值,定义为围护结构传热系数的修正系数(εi)。
2.0.10 窗墙面积比 window to wall ratio
窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。
2.0.11锅炉运行效率(η2) efficiency of boiler 采暖期内锅炉实际运行工况下的效率。
2.0.12 室外管网热输送效率(η1) efficiency of network 管网输出总热量与输入管网的总热量的比值。
2.0.13耗电输热比EHR值 ratio of electricity consumption to transferied heat quantity
在采暖室内外计算温度下,全日理论水泵输送耗电量与全日系统供热量比值。两者取相同单位,无因次量;
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3 室内热环境计算参数
3.0.1 冬季采暖室内计算温度: 18 ℃ 冬季采暖计算换气次数: 0.5 h-1 【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次数指标,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也是温度指标,换气指标则是从人体卫生角度考虑的一项必不可少的指标。
冬季室温控制在18℃,基本达到了热舒适的水平。
本条文规定的18℃只是一个计算能耗时所采用的室内温度,并不等于实际的室温。在严寒和寒冷地区,实际的室温由采暖系统保证。
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。
本条文规定的换气次数也只是一个计算能耗时所采用的换气次数数值,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。
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4 建筑与建筑热工设计
4.1 一般规定
4.1.1依据不同的采暖度日数HDD18和空调度日数CDD26范围,将严寒和寒冷地区进一步划分成为表4.1.1
所示的五个子气候区。
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) 严寒(A)区 严寒(B)区 严寒(C)区 寒冷(A)区 寒冷(B)区 分区依据 6000 ≤ HDD18 < 8000 5000 ≤ HDD18 < 6000 3800 ≤ HDD18 < 5000 2000 ≤ HDD18 < 3800, CDD26 ≤ 90 2000 ≤ HDD18 < 3800, 90 < CDD26 ≤ 200 【条文说明】
衡量一个地方的寒冷的程度可以用不同的指标。从人的主观感觉出发,一年中最冷月的平均温度比较直接地反映了当地的寒冷的程度,以前的几本相关标准用的基本上都是温度指标。但是本建筑节能设计标准的着眼点在于控制采暖的能耗,而采暖的需求除了温度的高低这个因素外,还与低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相同。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持续冷的时间长度两个因素,用它作为分区指标可能更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结合空调度日数CCD26作为气候分区的指标更为科学。 欧洲和北美大部分国家的建筑节能规范都是依据采暖度日数作为分区指标的。
将严寒和寒冷地区进一步细分成5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。本标准寒冷地区的HDD18取值范围是从2000到3800,严寒地区HDD18取值范围分三段,C区从3800到5000,B区从5000到6000,A区从6000到8000。从上述这4段分区范围看,严寒C区和B区分得比较细,这其中的原因主要有两个:一是严寒地区居住建筑的采暖能耗比较大,需要严格地控制;二是处于严寒C区和B区的城市比较多。至于严寒A区的HDD18跨度大,是因为处于严寒A区的城市比较少,没必要再细分了。
采用新的气候分区指标并进一步细分气候子区在使用上不会给设计者新增任何麻烦。因为一栋具体的建筑总是落在一个地方,这个地方一定只属于一个气候子区,本标准对一个气候子区提供一张建筑围护结构热工性能表格,换言之每一栋具体的建筑,在设计或审查过程中,只要查一张表格即可。
如何确定表4.1.1中各气候子区HDD18的取值范围,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,如将分界的HDD18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
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