公共建筑节能设计标准 GB 50189-2015
中华人民共和国国家标准
公共建筑节能设计标准
Design standard for energy efficiency of public buildings
GB 50189-2015
主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2015年10月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第739号
住房城乡建设部关于发布国家标准《公共建筑节能设计标准》的公告
现批准《公共建筑节能设计标准》为国家标准,编号为GB 50189-2015,自2015年10月1日起实施。其中,第3.2.1、3.2.7、3.3.1、3.3.2、3.3.7、4.1.1、4.2.2、4.2.3、4.2.5、4.2.8、4.2.10、4.2.14、4.2.17、4.2.19、4.5.2、4.5.4、4.5.6条为强制性条文,必须严格执行。原《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005同时废止。
本标准由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2015年2月2日
前 言
根据住房和城乡建设部《关于印发<2012年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2012]5号)的要求,标准编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订本标准。
本标准的主要技术内容是:1.总则;2.术语;3.建筑与建筑热工;4.供暖通风与空气调节;5.给水排水;6.电气;7.可再生能源应用。
本标准修订的主要技术内容是:1.建立了代表我国公共建筑特点和分布特征的典型公共建筑模型数据库,在此基础上确定了本标准的节能目标;2.更新了围护结构热工性能限值和冷源能效限值,并按建筑分类和建筑热工分区分别作出规定;3.增加了围护结构权衡判断的前提条件,补充细化了权衡计算软件的要求及输入输出内容;4.新增了给水排水系统、电气系统和可再生能源应用的有关规定。
本标准中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本标准由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院《公共建筑节能设计标准》编制组(地址:北京市北三环东路30号,邮政编码100013)。
本标准主编单位:中国建筑科学研究院
本标准参编单位:北京市建筑设计研究院有限公司
中国建筑设计研究院
上海建筑设计研究院有限公司
中国建筑西南设计研究院
天津市建筑设计院
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司
中国建筑西北设计研究院有限公司
中国建筑东北设计研究院
同济大学中德工程学院
深圳市建筑科学研究院
上海市建筑科学研究院
新疆建筑设计研究院
中建国际设计顾问有限公司
山东省建筑设计研究院
中南建筑设计院股份有限公司
华南理工大学建筑设计研究院
仲恺农业工程学院
同方泰德国际科技(北京)有限公司
开利空调销售服务(上海)有限公司
特灵空调系统(中国)有限公司
大金(中国)投资有限公司
江森自控楼宇设备科技(无锡)有限公司
北京金易格新能源科技发展有限公司
西门子西伯乐斯电子有限公司
北京绿建(斯维尔)软件有限公司
珠海格力电器股份有限公司
深圳市方大装饰工程有限公司
欧文斯科宁(中国)投资有限公司
曼瑞德集团有限公司
广东艾科技术股份有限公司
河北奥润顺达窗业有限公司
北京振利节能环保科技股份有限公司
本标准主要起草人员:徐伟 邹瑜 徐宏庆 万水娥 潘云钢 寿炜炜 陈琪 徐凤 冯雅 顾放 车学娅 柳澎 王谦 金丽娜 龙惟定 赵晓宇 刘明明 刘鸣 毛红卫 周辉 于晓明 马友才 陈祖铭 丁力行 刘俊跃 陈曦 孙德宇 杨利明 施敏琪 钟鸣 施雯 班广生 邵康文 刘启耀 陈进 曾晓武 田辉 陈立楠 李飞龙 魏贺东 黄振利 王碧玲 刘宗江
本标准主要审查人员:郎四维 孙敏生 金鸿祥 徐华东 赵锂 戴德慈 吴雪岭 张旭 赵士怀 职建民 王素英
1 总 则
1 总 则
1.0.1 为贯彻国家有关法律法规和方针政策,改善公共建筑的室内环境,提高能源利用效率,促进可再生能源的建筑应用,降低建筑能耗,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于新建、扩建和改建的公共建筑节能设计。
1.0.3 公共建筑节能设计应根据当地的气候条件,在保证室内环境参数条件下,改善围护结构保温隔热性能,提高建筑设备及系统的能源利用效率,利用可再生能源,降低建筑暖通空调、给水排水及电气系统的能耗。
1.0.4 当建筑高度超过150m或单栋建筑地上建筑面积大于200000m2时,除应符合本标准的各项规定外,还应组织专家对其节能设计进行专项论证。
1.0.5 施工图设计文件中应说明该工程项目采取的节能措施,并宜说明其使用要求。
1.0.6 公共建筑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。
2 术 语
2 术 语
2.0.1 透光幕墙 transparent curtain wall
可见光可直接透射入室内的幕墙。
2.0.2 建筑体形系数 shape factor
建筑物与室外空气直接接触的外表面积与其所包围的体积的比值,外表面积不包括地面和不供暖楼梯间内墙的面积。
2.0.3 单一立面窗墙面积比 single facade window to wall ratio
建筑某一个立面的窗户洞口面积与该立面的总面积之比,简称窗墙面积比。
2.0.4 太阳得热系数(SHGC) solar heat gain coefficient
通过透光围护结构(门窗或透光幕墙)的太阳辐射室内得热量与投射到透光围护结构(门窗或透光幕墙)外表面上的太阳辐射量的比值。太阳辐射室内得热量包括太阳辐射通过辐射透射的得热量和太阳辐射被构件吸收再传入室内的得热量两部分。
2.0.5 可见光透射比 visible transmittance
透过透光材料的可见光光通量与投射在其表面上的可见光光通量之比。
2.0.6 围护结构热工性能权衡判断 building envelope thermal performance trade-off
当建筑设计不能完全满足围护结构热工设计规定指标要求时,计算并比较参照建筑和设计建筑的全年供暖和空气调节能耗,判定围护结构的总体热工性能是否符合节能设计要求的方法,简称权衡判断。
2.0.7 参照建筑 reference building
进行围护结构热工性能权衡判断时,作为计算满足标准要求的全年供暖和空气调节能耗用的基准建筑。
2.0.8 综合部分负荷性能系数(IPLV) integrated part load value
基于机组部分负荷时的性能系数值,按机组在各种负荷条件下的累积负荷百分比进行加权计算获得的表示空气调节用冷水机组部分负荷效率的单一数值。
2.0.9 集中供暖系统耗电输热比(EHR-h) electricity con-sumption to transferred heat quantity ratio
设计工况下,集中供暖系统循环水泵总功耗(kW)与设计热负荷(kW)的比值。
2.0.10 空调冷(热)水系统耗电输冷(热)比 [EC(H)R-a] electricity consumption to transferred cooling(heat)quantity ra-tio
设计工况下,空调冷(热)水系统循环水泵总功耗(kW)与设计冷(热)负荷(kW)的比值。
2.0.11 电冷源综合制冷性能系数 (SCOP) system coefficient of refrigeration performance
设计工况下,电驱动的制冷系统的制冷量与制冷机、冷却水泵及冷却塔净输入能量之比。
2.0.12 风道系统单位风量耗功率 (Ws) energy consumption per unit air volume of air duct system
设计工况下,空调、通风的风道系统输送单位风量(m3/h)所消耗的电功率(W)。
3 建筑与建筑热工
4 供暖通风与空气调节
5 给水排水
6 电 气
7 可再生能源应用
附录A 外墙平均传热系数的计算
附录A 外墙平均传热系数的计算
A.0.1 外墙平均传热系数应按现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176的有关规定进行计算。
A.0.2 对于一般建筑,外墙平均传热系数也可按下式计算:
式中:K——外墙平均传热系数[W/(m2·K)];
Kp——外墙主体部位传热系数[W/(m2·K)];
φ——外墙主体部位传热系数的修正系数。
A.0.3 外墙主体部位传热系数的修正系数φ可按表A.0.3取值。
表A.0.3 外墙主体部位传热系数的修正系数φ
附录B 围护结构热工性能的权衡计算
附录B 围护结构热工性能的权衡计算
B.0.1 建筑围护结构热工性能权衡判断应采用能自动生成符合本标准要求的参照建筑计算模型的专用计算软件,软件应具有下列功能:
1 全年8760h逐时负荷计算;
2 分别逐时设置工作日和节假日室内人员数量、照明功率、设备功率、室内温度、供暖和空调系统运行时间;
3 考虑建筑围护结构的蓄热性能;
4 计算10个以上建筑分区;
5 直接生成建筑围护结构热工性能权衡判断计算报告。
B.0.2 建筑围护结构热工性能权衡判断应以参照建筑与设计建筑的供暖和空气调节总耗电量作为其能耗判断的依据。参照建筑与设计建筑的供暖耗煤量和耗气量应折算为耗电量。
B.0.3 参照建筑与设计建筑的空气调节和供暖能耗应采用同一软件计算,气象参数均应采用典型气象年数据。
B.0.4 计算设计建筑全年累计耗冷量和累计耗热量时,应符合下列规定:
1 建筑的形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能、建筑构造尺寸、建筑围护结构传热系数、做法、外窗(包括透光幕墙)太阳得热系数、窗墙面积比、屋面开窗面积应与建筑设计文件一致;
2 建筑空气调节和供暖应按全年运行的两管制风机盘管系统设置。建筑功能区除设计文件明确为非空调区外,均应按设置供暖和空气调节计算;
3 建筑的空气调节和供暖系统运行时间、室内温度、照明功率密度值及开关时间、房间人均占有的使用面积及在室率、人员新风量及新风机组运行时间表、电气设备功率密度及使用率应按表8.0.4-1~表8.0.4-10设置。
表B.0.4-1 空气调节和供暖系统的日运行时间
表B.0.4-2 供暖空调区室内温度(℃)
表B.0.4-3 照明功率密度值(W/m2)
表B.0.4-4 照明开关时间(%)
表B.0.4-5 不同类型房间人均占有的建筑面积(m2/人)
表B.0.4-6 房间人员逐时在室率(%)
表B.0.4-7 不同类型房间的人均新风量[m3/(h·人)]
表B.0.4-8 新风运行情况(1表示新风开启,0表不新风关闭)
表B.0.4-9 不同类型房间电器设备功率密度(W/m2)
表B.0.4-10 电气设备逐时使用率(%)
B.0.5 计算参照建筑全年累计耗冷量和累计耗热量时,应符合下列规定:
1 建筑的形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能、建筑构造尺寸应与设计建筑一致;
2 建筑围护结构做法应与建筑设计文件一致,围护结构热工性能参数取值应符合本标准第3.3节的规定;
3 建筑空气调节和供暖系统的运行时间、室内温度、照明功率密度及开关时间、房间人均占有的使用面积及在室率、人员新风量及新风机组运行时间表、电气设备功率密度及使用率应与设计建筑一致;
4 建筑空气调节和供暖应采用全年运行的两管制风机盘管系统。供暖和空气调节区的设置应与设计建筑一致。
B.0.6 计算设计建筑和参照建筑全年供暖和空调总耗电量时,空气调节系统冷源应采用电驱动冷水机组;严寒地区、寒冷地区供暖系统热源应采用燃煤锅炉;夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区供暖系统热源应采用燃气锅炉,并应符合下列规定:
1 全年供暖和空调总耗电量应按下式计算:
式中:E——全年供暖和空调总耗电量(kWh/m2);
EC——全年空调耗电量(kWh/m2);
EH——全年供暖耗电量(kWh/m2)。
2 全年空调耗电量应按下式计算:
式中:QC——全年累计耗冷量(通过动态模拟软件计算得到)(kWh);
A——总建筑面积(m2);
SCOPT——供冷系统综合性能系数,取2.50。
3 严寒地区和寒冷地区全年供暖耗电量应按下式计算:
式中:QH——全年累计耗热量(通过动态模拟软件计算得到)(kWh);
η1——热源为燃煤锅炉的供暖系统综合效率,取0.60;
q1——标准煤热值,取8.14kWh/kgce;
q2——发电煤耗(kgce/kWh)取0.360kgce/kWh。
4 夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区全年供暖耗电量应按下式计算:
式中:η2——热源为燃气锅炉的供暖系统综合效率,取0.75;
q3——标准天然气热值,取9.87kWh/m3;
φ——天然气与标煤折算系数.取1.21kgce/m3。
附录C 建筑围护结构热工性能权衡判断审核表
附录C 建筑围护结构热工性能权衡判断审核表
表C 建筑围护结构热工性能权衡判断审核表
附录D 管道与设备保温及保冷厚度
附录D 管道与设备保温及保冷厚度
D.0.1 热管道经济绝热层厚度可按表D.0.1-1~表D.0.1-3选用。热设备绝热层厚度可按最大口径管道的绝热层厚度再增加5mm选用。
表D.0.1-1 室内热管道柔性泡沫橡塑经济绝热层厚度(热价85元/GJ)
表D.0.1-2 热管道离心玻璃棉经济绝热层厚度(热价35元/GJ)
表D.0.1-3 热管道离心玻璃棉经济绝热层厚度(热价85元/GJ)
D.0.2 室内空调冷水管道最小绝热层厚度可按表D.0.2-1、表D.0.2-2选用;蓄冷设备保冷厚度可按对应介质温度最大口径管道的保冷厚度再增加5mm~10mm选用。
表D.0.2-1 室内空调冷水管道最小绝热层厚度(介质温度≥5℃)(mm)
表D.0.2-2 室内空调冷水管道最小绝热层厚度(介质温度≥-10℃)(mm)
D.0.3 室内生活热水管经济绝热层厚度可按表D.0.3-1、表D.0.3-2选用。
表D.0.3-1 室内生活热水管道经济绝热层厚度(室内5℃全年≤105天)
表D.0.3-2 室内生活热水管道经济绝热层厚度(室内5℃全年≤150天)
D.0.4 室内空调风管绝热层最小热阻可按表D.0.4选用。
表D.0.4 室内空调风管绝热层最小热阻
本标准用词说明
本标准用词说明
1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
1 《建筑给水排水设计规范》GB 50015
2 《建筑照明设计标准》GB 50034
3 《民用建筑热工设计规范》GB 50176
4 《智能建筑设计标准》GB 50314
5 《民用建筑节水设计标准》GB 50555
6 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736
7 《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106
8 《设备及管道绝热设计导则》GB/T 8175
9 《空气过滤器》GB/T 14295
10 《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB 19762
11 《三相配电变压器能效限定值及能效等级》GB 20052
12 《建筑幕墙》GB/T 21086
13 《城市夜景照明设计规范》JGJ/T 163
14 《节水型生活用水器具》CJ/T 164
条文说明
中华人民共和国国家标准
公共建筑节能设计标准
GB 50189-2015
条文说明
修订说明
《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015经住房和城乡建设部2015年2月2日以第739号公告批准、发布。
本标准是在《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005的基础上修订而成。上一版的主编单位是中国建筑科学研究院和中国建筑业协会建筑节能专业委员会,参编单位是中国建筑西北设计研究院、中国建筑西南设计研究院、同济大学、中国建筑设计研究院、上海建筑设计研究院有限公司、上海市建筑科学研究院、中南建筑设计院、中国有色工程设计研究总院、中国建筑东北设计研究院、北京市建筑设计研究院、广州市设计院、深圳市建筑科学研究院、重庆市建设技术发展中心、北京振利高新技术公司、北京金易格幕墙装饰工程有限责任公司、约克(无锡)空调冷冻科技有限公司、深圳市方大装饰工程有限公司、秦皇岛耀华玻璃股份有限公司、特灵空调器有限公司、开利空调销售服务(上海)有限公司、乐意涂料(上海)有限公司、北京兴立捷科技有限公司,主要起草人是郎四维、林海燕、涂逢祥、陆耀庆、冯雅、龙惟定、潘云钢、寿炜炜、刘明明、蔡路得、罗英、金丽娜、卜一秋、郑爱军、刘俊跃、彭志辉、黄振利、班广生、盛萍、曾晓武、鲁大学、余中海、杨利明、张盐、周辉、杜立。
本次修订的主要技术内容包括:1.根据国家统计局建筑类型分布数据和国内典型公共建筑调研信息,建立了代表我国公共建筑特点和分布特征的典型公共建筑模型数据库,并确定本标准节能目标;2.采用收益投资比(SIR)组合优化筛选法,通过模拟计算分析并结合国内产业现状和工程实际更新了围护结构热工性能限值和冷热源能效限值;围护结构热工性能限值和冷源能效限值均按照建筑热工分区分别作出规定;3.增加了窗墙面积比大于0.70时围护结构热工性能限值,增加了围护结构进行权衡判断建筑物热工性能所需达到的基本要求,补充细化了权衡计算的输入输出内容和对权衡计算软件的要求;4.增加了建筑分类和建筑设计的有关规定;5.将原第三章室内环境节能设计计算参数移入附录B围护结构热工性能的权衡计算;6.增加了不同气候区空调系统的电冷源综合制冷性能系数限值,修订了空调冷(热)水系统耗电输冷(热)比、集中供暖系统耗电输热比、风道系统单位风量耗功率的计算方法及限值;7.新增了给水排水系统、电气系统和可再生能源应用的相关规定;8.增加了对超高超大建筑的节能设计复核要求。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,《公共建筑节能设计标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行说明,且着重对强制性条文的强制性理由作出解释。本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
1 总 则
1 总 则
1.0.1 我国建筑用能约占全国能源消费总量的27.5%,并将随着人民生活水平的提高逐步增加到30%以上。公共建筑用能数量巨大,浪费严重。制定并实施公共建筑节能设计标准,有利于改善公共建筑的室内环境,提高建筑用能系统的能源利用效率,合理利用可再生能源,降低公共建筑的能耗水平,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贡献。
1.0.2 建筑分为民用建筑和工业建筑。民用建筑又分为居住建筑和公共建筑。公共建筑则包括办公建筑(如写字楼、政府办公楼等),商业建筑(如商场、超市、金融建筑等),酒店建筑(如宾馆、饭店、娱乐场所等),科教文卫建筑(如文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等),通信建筑(如邮电、通讯、广播用房等)以及交通运输建筑(如机场、车站等)。目前中国每年建筑竣工面积约为25亿m2,其中公共建筑约有5亿m2。在公共建筑中,办公建筑、商场建筑,酒店建筑、医疗卫生建筑、教育建筑等几类建筑存在许多共性,而且其能耗较高,节能潜力大。
在公共建筑的全年能耗中,供暖空调系统的能耗约占40%~50%,照明能耗约占30%~40%,其他用能设备约占10%~20%。而在供暖空调能耗中,外围护结构传热所导致的能耗约占20%~50%(夏热冬暖地区大约20%,夏热冬冷地区大约35%,寒冷地区大约40%,严寒地区大约50%)。从目前情况分析,这些建筑在围护结构、供暖空调系统、照明、给水排水以及电气等方面,有较大的节能潜力。
对全国新建、扩建和改建的公共建筑,本标准从建筑与建筑热工、供暖通风与空气调节、给水排水、电气和可再生能源应用等方面提出了节能设计要求。其中,扩建是指保留原有建筑,在其基础上增加另外的功能、形式、规模,使得新建部分成为与原有建筑相关的新建建筑;改建是指对原有建筑的功能或者形式进行改变,而建筑的规模和建筑的占地面积均不改变的新建建筑。不包括既有建筑节能改造。新建、扩建和改建的公共建筑的装修工程设计也应执行本标准。不设置供暖供冷设施的建筑的围护结构热工参数可不强制执行本标准,如:不设置供暖空调设施的自行车库和汽车库、城镇农贸市场、材料市场等。
宗教建筑、独立公共卫生间和使用年限在5年以下的临时建筑的围护结构热工参数可不强制执行本标准。
1.0.3 公共建筑的节能设计,必须结合当地的气候条件,在保证室内环境质量,满足人们对室内舒适度要求的前提下,提高围护结构保温隔热能力,提高供暖、通风、空调和照明等系统的能源利用效率;在保证经济合理、技术可行的同时实现国家的可持续发展和能源发展战略,完成公共建筑承担的节能任务。
本次标准的修订参考了发达国家建筑节能标准编制的经验,根据我国实际情况,通过技术经济综合分析,确定我国不同气候区典型城市不同类型公共建筑的最优建筑节能设计方案,进而确定在我国现有条件下公共建筑技术经济合理的节能目标,并将节能目标逐项分解到建筑围护结构、供暖空调、照明等系统,最终确定本次标准修订的相关节能指标要求。
本次修订建立了代表我国公共建筑使用特点和分布特征的典型公共建筑模型数据库。数据库中典型建筑模型通过向国内主要设计院、科研院所等单位征集分析确定,由大型办公建筑、小型办公建筑、大型酒店建筑、小型酒店建筑、大型商场建筑、医院建筑及学校建筑等七类模型组成,各类建筑的分布特征是在国家统计局提供数据的基础上研究确定。
以满足国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005要求的典型公共建筑模型作为能耗分析的“基准建筑模型”,“基准建筑模型”的围护结构、供暖空调系统、照明设备的参数均按国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005规定值选取。通过建立建筑能耗分析模型及节能技术经济分析模型,采用年收益投资比组合优化筛选法对基准建筑模型进行优化设计。根据各项节能措施的技术可行性,以单一节能措施的年收益投资比(简称SIR值)为分析指标,确定不同节能措施选用的优先级,将不同节能措施组合成多种节能方案;以节能方案的全寿命周期净现值(NPV)大于零为指标对节能方案进行筛选分析,进而确定各类公共建筑模型在既定条件下的最优投资与收益关系曲线,在此基础上,确定最优节能方案。根据最优节能方案中的各项节能措施的SIR值,确定本标准对围护结构、供暖空调系统以及照明系统各相关指标的要求。年收益投资比SIR值为使用某项建筑节能措施后产生的年节能量(单位:kgce/a)与采用该项节能措施所增加的初投资(单位:元)的比值,即单位投资所获得的年节能量(单位:kgce/(年·元))。
基于典型公共建筑模型数据库进行计算和分析,本标准修订后,与2005版相比,由于围护结构热工性能的改善,供暖空调设备和照明设备能效的提高,全年供暖、通风、空气调节和照明的总能耗减少约20%~23%。其中从北方至南方,围护结构分担节能率约6%~4%;供暖空调系统分担节能率约7%~10%;照明设备分担节能率约7%~9%。该节能率仅体现了围护结构热工性能、供暖空调设备及照明设备能效的提升,不包含热回收、全新风供冷、冷却塔供冷、可再生能源等节能措施所产生的节能效益。由于给水排水、电气和可再生能源应用的相关内容为本次修订新增内容,没有比较基准,无法计算此部分所产生的节能率,所以未包括在内。该节能率是考虑不同气候区、不同建筑类型加权后的计算值,反映的是本标准修订并执行后全国公共建筑的整体节能水平,并不代表某单体建筑的节能率。
1.0.4 随着建筑技术的发展和建设规模的不断扩大,超高超大的公共建筑在我国各地日益增多。1990年,国内高度超过200m的建筑物仅有5栋。截至2013年,国内超高层建筑约有2600栋,数量远远超过了世界上其他任何一个国家,其中,在全球建筑高度排名前20的超高层建筑中,国内就占有10栋。特大型建筑中,城市综合体发展较快,截至2011年,我国重点城市的城市综合体存量已突破8000万m2,其中北京就达到1684万m2。超高超大类建筑多以商业用途为主,在建筑形式上追求特异,不同于常规建筑类型,且是耗能大户,如何加强对此类建筑能耗的控制,提高能源系统应用方案的合理性,选取最优方案,对建筑节能工作尤其重要。
因而要求除满足本标准的要求外,超高超大建筑的节能设计还应通过国家建设行政主管部门组织的专家论证,复核其建筑节能设计特别是能源系统设计方案的合理性,设计单位应依据论证会的意见完成本项目的节能设计。
此类建筑的节能设计论证,除满足本规范要求外,还需对以下内容进行论证,并提交分析计算书等支撑材料:
1 外窗有效通风面积及有组织的自然通风设计;
2 自然通风的节能潜力计算;
3 暖通空调负荷计算;
4 暖通空调系统的冷热源选型与配置方案优化;
5 暖通空调系统的节能措施,如新风量调节、热回收装置设置、水泵与风机变频、计量等;
6 可再生能源利用计算;
7 建筑物全年能耗计算。
此外,这类建筑通常存在着多种使用功能,如商业、办公、酒店、居住、餐饮等,建筑的业态比例、作息时间等参数会对空调能耗产生较大影响,因而此类建筑的节能设计论证材料中应提供建筑的业态比例、作息时间等基本参数信息。
1.0.5 设计达到节能要求并不能保证建筑做到真正的节能。实际的节能效益,必须依靠合理运行才能实现。
就目前我国的实际情况而言,在使用和运行管理上,不同地区、不同建筑存在较大的差异,相当多的建筑实际运行管理水平不高、实际运行能耗远远大于设计时对运行能耗的评估值,这一现象是严重阻碍了我国建筑节能工作的正常进行。设计文件应为工程运行管理方提供一个合理的、符合设计思想的节能措施使用要求。这既是各专业的设计师在建筑节能方面应尽的义务,也是保证工程按照设计思想来取得最优节能效果的必要措施之一。
节能措施及其使用要求包括以下内容:
1 建筑设备及被动节能措施(如遮阳、自然通风等)的使用方法,建筑围护结构采取的节能措施及做法;
2 机电系统(暖通空调、给排水、电气系统等)的使用方法和采取的节能措施及其运行管理方式,如:
(1)暖通空调系统冷源配置及其运行策略;
(2)季节性(包括气候季节以及商业方面的“旺季”与“淡季”)使用要求与管理措施;
(3)新(回)风风量调节方法,热回收装置在不同季节使用方法,旁通阀使用方法,水量调节方法,过滤器的使用方法等;
(4)设定参数(如:空调系统的最大及最小新(回)风风量表);
(5)对能源的计量监测及系统日常维护管理的要求等。
需要特别说明的是:尽管许多大型公建的机电系统设置了比较完善的楼宇自动控制系统,在一定程度上为合理使用提供了相应的支持。但从目前实际使用情况来看,自动控制系统尚不能完全替代人工管理。因此,充分发挥管理人员的主动性依然是非常重要的节能措施。
1.0.6 本标准对公共建筑的建筑、热工以及暖通空调、给水排水、电气以及可再生能源应用设计中应该控制的、与能耗有关的指标和应采取的节能措施作出了规定。但公共建筑节能涉及的专业较多,相关专业均制定了相应的标准,并作出了节能规定。在进行公共建筑节能设计时,除应符合本标准外,尚应符合国家现行的有关标准的规定。
2 术 语
2 术 语
2.0.3 本标准中窗墙面积比均是以单一立面为对象,同一朝向不同立面不能合并计算窗墙面积比。
2.0.4 通过透光围护结构(门窗或透光幕墙)成为室内得热量的太阳辐射部分是影响建筑能耗的重要因素。目前ASHARE90.1等标准均以太阳得热系数(SHGC)作为衡量透光围护结构性能的参数。主流建筑能耗模拟软件中也以太阳得热系数(SHGC)作为衡量外窗的热工性能的参数。为便于工程设计人员使用并与国际接轨,本次标准修订将太阳得热系数作为衡量透光围护结构(门窗或透光幕墙)性能的参数。人们最关心的也是太阳辐射进入室内的部分,而不是被构件遮挡的部分。
太阳得热系数(SHGC)不同于本标准2005版中的遮阳系数(SC)值。2005版标准中遮阳系数(SC)的定义为通过透光围护结构(门窗或透光幕墙)的太阳辐射室内得热量,与相同条件下通过相同面积的标准玻璃(3mm厚的透明玻璃)的太阳辐射室内得热量的比值。标准玻璃太阳得热系数理论值为0.87。因此可按SHGC等于SC乘以0.87进行换算。
随着太阳照射时间的不同,建筑实际的太阳得热系数也不同。但本标准中透光围护结构的太阳得热系数是指根据相关国家标准规定的方法测试、计算确定的产品固有属性。新修订的《民用建筑热工设计规范》GB 50176给出了SHGC的计算公式,如式(1)所示,其中外表面对流换热系数αe按夏季条件确定。
式中:SHGC——门窗、幕墙的太阳得热系数;
g——门窗、幕墙中透光部分的太阳辐射总透射比,按照国家标准GB/T 2680的规定计算;
ρ——门窗、幕墙中非透光部分的太阳辐射吸收系数;
K——门窗、幕墙中非透光部分的传热系数[W/(m2·K)];
αe——外表面对流换热系数[W/(m2·K)];
Ag——门窗、幕墙中透光部分的面积(m2);
Af——门窗、幕墙中非透光部分的面积(m2);
Aw——门窗、幕墙的面积(m2);
2.0.6 围护结构热工性能权衡判断是一种性能化的设计方法。为了降低空气调节和供暖能耗,本标准对围护结构的热工性能提出了规定性指标。当设计建筑无法满足规定性指标时,可以通过调整设计参数并计算能耗,最终达到设计建筑全年的空气调节和供暖能耗之和不大于参照建筑能耗的目的。这种方法在本标准中称之为权衡判断。
2.0.7 参照建筑是一个达到本标准要求的节能建筑,进行围护结构热工性能权衡判断时,用其全年供暖和空调能耗作为标准来判断设计建筑的能耗是否满足本标准的要求。
参照建筑的形状、大小、朝向以及内部的空间划分和使用功能与设计建筑完全一致,但其围护结构热工性能等主要参数应符合本标准的规定性指标。
2.0.11 电冷源综合制冷性能系数(SCOP)是电驱动的冷源系统单位耗电量所能产出的冷量,反映了冷源系统效率的高低。
电冷源综合制冷性能系数(SCOP)可按下列方法计算:
式中:Qc——冷源设计供冷量(kW);
Ee——冷源设计耗电功率(kW)。
对于离心式、螺杆式、涡旋/活塞式水冷式机组,Ee包括冷水机组、冷却水泵及冷却塔的耗电功率。
对于风冷式机组,Ee包括放热侧冷却风机消耗的电功率;对于蒸发冷却式机组Ee包括水泵和风机消耗的电功率。
3 建筑与建筑热工
4 供暖通风与空气调节
5 给水排水
6 电 气
7 可再生能源应用
附录A 外墙平均传热系数的计算
附录A 外墙平均传热系数的计算
A.0.2、A.0.3 在建筑外围护结构中,墙角、窗间墙、凸窗、阳台、屋顶、楼板、地板等处形成热桥,称为结构性热桥。热桥的存在一方面增大了墙体的传热系数,造成通过建筑围护结构的热流增加,会加大供暖空调负荷;另一方面在北方地区冬季热桥部位的内表面温度可能过低,会产生结露现象,导致建筑构件发霉,影响建筑的美观和室内环境。
国际标准“Thermal bridges in building construction-Heat flows and surface temperatures-Detailed calculations”ISO 10211:2007中,热桥部位的定义为:非均匀的建筑围护结构部分,该处的热阻被明显改变,由于建筑围护结构被另一种不同导热系数的材料完全或部分穿透;或结构的厚度改变;或内外表面及不同,如墙体、地板、顶棚连接处。现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176中热桥的定义为:围护结构单元中热流强度明显大于平壁部分的节点。也曾称为冷桥。围护结构的热桥部位包括嵌入墙体的混凝土或金属梁、柱,墙体和屋面板中的混凝土肋或金属构件,装配式建筑中的板材接缝以及墙角、屋顶檐口、墙体勒脚、楼板与外墙、内隔墙与外墙连接处等部位。
公共建筑围护结构受结构性热桥的影响虽然不如居住建筑突出,但公共建筑的热桥问题应当在设计中得到充分的重视和妥善的解决,在施工过程中应当对热桥部位做重点的局部处理。
对外墙平均传热系数的计算方法,本标准2005版中采用的是现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176规定的面积加权的计算方法。这一方法是将二维温度场简化为一维温度场,然后按面积加权平均法求得外墙的平均传热系数。面积加权平均法计算外墙平均传热系数的基本思路是将外墙主体部位和周边热桥部位的一维传热系数按其对应的面积加权平均,结构性热桥部位主要包括楼板、结构柱、梁、内隔墙等部位。按这种计算方法求得的外墙平均传热系数一般要比二维温度场模拟的计算结果偏小。随着建筑节能技术的发展,围护结构材料的更新和保温水平不断提高。该方法的误差大、计算能力差等局限性逐渐显现,如无法计算外墙和窗连接处等热桥位置。
经过近20年的发展,国际标准中引入热桥线传热系数的概念计算外墙的平均传热系数,热桥线传热系数通过二维计算模型确定。现行行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26以及现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176中也采用该方法。对于定量计算线传热系数的理论问题已经基本解决,理论上只要建筑的构造设计完成了,建筑中任何形式的热桥对建筑外围护结构的影响都能够计算。但对普通设计人员而言,这种计算工作量较大,因此上述两个标准分别提供了二维热桥稳态传热模拟软件和平均传热系数计算软件,用于分析实际工程中热桥对外墙平均传热系数的影响。热桥线传热系数的计算要通过人工建模的方式完成。
对于公共建筑,围护结构对建筑能耗的影响小于居住建筑,受热桥影响也较小,在热桥的计算上可做适当简化处理。为了提高设计效率,简化计算流程,本次标准修订提供一种简化的计算方法。经对公共建筑不同气候区典型构造类型热桥进行计算,整理得到外墙主体部位传热系数的修正系数值φ,φ受到保温类型、墙主体部位传热系数,以及结构性热桥节点构造等因素的影响,由于对于特定的建筑气候分区,标准中的围护结构限值是固定的,相应不同气候区通常也会采用特定的保温方式。
需要特别指出的是,由于结构性热桥节点的构造做法多种多样,墙体中又包含多个结构性热桥,组合后的类型更是数量巨大,难以一一列举。表A.0.3的主要目的是方便计算,表中给出的只是针对一般建筑的节点构造。如设计中采用了特殊构造节点,还应采用现行国家标准《民用建筑热工设计标准》GB 50176中的精确计算方法计算平均传热系数。
附录B 围护结构热工性能的权衡计算
附录B 围护结构热工性能的权衡计算
B.0.1 为了提高权衡计算的准确性提出上述要求,权衡判断专用计算软件指参照建筑围护结构性能指标应按本标准要求固化到软件中,计算软件可以根据输入的设计建筑的信息自动生成符合本标准要求的参照建筑模型,用户不能更改。
权衡判断专用计算软件应具备进行全年动态负荷计算的基本功能,避免使用不符合动态负荷计算方法要求的、简化的稳态计算软件。
建筑围护结构热工性能权衡判断计算报告应该包含设计建筑和参照建筑的基本信息,建筑面积、层数、层高、地点以及窗墙面积比、外墙传热系数、外窗传热系数、太阳得热系数等详细参数和构造,照明功率密度、设备功率密度、人员密度、建筑运行时间表、房间供暖设定温度、房间供冷设定温度等室内计算参数等初始信息,建筑累计热负荷、累计冷负荷、全年供热能耗量、空调能耗量、供热和空调总耗电量、权衡判断结论等。
B.0.2 建筑围护结构的权衡判断的核心是在相同的外部条件和使用条件下,对参照建筑和所设计的建筑的供暖能耗和空调能耗之和进行比较并作出判断。建筑围护热工性能的权衡判断是为了判断建筑物围护结构整体的热工性能,不涉及供暖空调系统的差异,由于提供热量和冷量的系统效率和所使用的能源品位不同,为了保证比较的基准一致,将设计建筑和参照建筑的累计耗热量和累计耗冷量按照规定方法统一折算到所消耗的能源,将除电力外的能源统一折算成电力,最终以参照建筑与设计建筑的供暖和空气调节总耗电量作为权衡判断的依据。具体折算方法详见本标准第8.0.6条。
B.0.3 准确分析建筑热环境性能及其能耗需要代表当地平均气候状况的逐时典型气象年数据。典型气象年是以累年气象观测数据的平均值为依据,从累年气象观测数据中,选出与平均值最接近的12个典型气象月的逐时气象参数组成的假想年。
B.0.4 表B.0.4-2空调区室内温度所规定的温度为建筑围护结构热工性能权衡判断时的室内计算温度,并不代表建筑物内的实际温度变化。目前建筑能耗模拟软件计算时,一般通过室内温度的设定完成供暖空调系统的运行控制,即当室内温度为37℃时空调系统停止工作,室内温度为5℃时为值班供暖,保证室内温度。
为保证建筑围护结构的热工性能权衡判断计算的基础数据一致,规定权衡判断计算节假日的设置应按照2013年国家法定节假日进行设置。学校的暑假假期为7月15日至8月25日,寒假假期为1月15日至3月1日。
室内人体、照明和设备的散热中对流和辐射的比例也是影响建筑负荷计算结果的因素,进行建筑围护结构热工性能权衡判断计算时可按表11选择。人员的散热量可按照表12选取。
表11 人体、照明、设备散热中对流和辐射的比例
表12 人员的散热量和散湿量
B.0.5 围护结构的做法对围护结构的传热系数、热惰性等产生影响。当计算建筑物能耗时采用相同传热系数,不同做法的围护结构其计算结果会存在一定的差异。因此规定参照建筑的围护结构做法应与设计建筑一致,参照建筑的围护结构的传热系数应采用与设计建筑相同的围护结构做法并通过调整围护结构保温层的厚度以满足本标准第3.3节的要求。
B.0.6 由于提供冷量和热量所消耗能量品位以及供冷系统和供热系统能源效率的差异,因此以建筑物供冷和供热能源消耗量作为权衡判断的依据。在建筑能耗模拟计算中,如果通过动态计算的方法,根据建筑逐时负荷计算建筑能耗,涉及末端、输配系统、冷热源的效率,存在一定的难度,需要耗费较大的精力和时间,也难于准确计算。建筑物围护结构热工性能的权衡判断着眼于建筑物嗣护结构的热工性能,供暖空调系统等建筑能源系统不参与权衡判断。为消除无关因素影响、简化计算、减低计算难度,水标准采用统一的系统综合效率简化计算供暖空调系统能耗。
本条的目的在于使用相同的系统效率将设计建筑和参照建筑的累计耗热量和累计耗冷量计算成设计建筑和参照建筑的供暖耗电量和供冷耗电量,为权衡判断提供依据。
本条针对不同气候区的特点约定了不同的标准供暖系统和供冷系统形式。空气调节系统冷源统一采用电驱动冷水机组;严寒地区、寒冷地区供暖系统热源采用燃煤锅炉;夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区供暖系统热源采用燃气锅炉。
需要说明的是,进行权衡判断计算时,计算的并非实际的供暖和空调能耗,而是在标准规定的工况下的能耗,是用于权衡判断的依据,不能用作衡量建筑的实际能耗。
附录D 管道与设备保温及保冷厚度
附录D 管道与设备保温及保冷厚度
D.0.1 热价35元/GJ相当于城市供热;热价85元/GJ相当于天然气供热。表D.0.1的制表条件为:
1 按经济厚度计算,还贷期6年,利息10%,使用期120d(2880h)。
2 柔性泡沫橡塑导热系数按下式计算:
式中:λ——导热系数[W/(m·K)];
tm——绝热层平均温度℃。
3 离心玻璃棉导热系数按下式计算:
4 室内环境温度20℃,风速0m/s。
5 室外环境温度0℃,风速3m/s;当室外温度非0℃时,实际采用的绝热厚度按下式修正:
式中:δ——室外环境温度0℃,时的查表厚度(mm);
To——管内介质温度(℃);
Tw——实际使用期室外平均环境温度(℃)。
D.0.2 较干燥地区,指室内机房环境温度不高于31℃、相对湿度不大于75%;较潮湿地区,指室内机房环境温度不高于33℃、相对湿度不大于80%;各城市或地区可对照使用。表D.0.2的制表条件为:
1 按同时满足经济厚度和防结露要求计算绝热厚度。冷价75元/GJ,还贷期6年,利息10%;使用期120d(2880h)。
2 柔性泡沫橡塑、离心玻璃棉导热系数计算公式应符合本标准第D.0.1条规定;聚氨酯发泡导热系数应按下式计算:
D.0.3 表D.0.3的制表条件为:
1 柔性泡沫橡塑、离心玻璃棉导热系数计算公式同式(10)、式(11);
2 环境温度5℃,热价85元/GJ,还贷期6年,利息10%。
D.0.4 表D.0.4的制表条件为:
1 室内环境温度:供冷风时,26℃;供暖风时,温度20℃;
2 冷价75元/GJ,热价85元/GJ。