公共建筑节能设计标准简要概述(doc 24页).doc
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1、 公共建筑节能设计标准(办公建筑部分)(征求意见稿)公共建筑节能设计标准(办公建筑部分)(征求意见稿) 1 总 则 2 术语 (略) 3.室内热环境和节能设计计算参数 4 建筑与建筑热工设计 4.1 一般规定 4.2 围护结构热工设计 4.3 围护结构热工性能的权衡判断 5.采暖、通风和空调节能设计 5.1 一 般 规 定 5.2 供 暖 5.3 通 风 与 空 调 5.4 空气调节、采暖冷热源 5.5 监测与控制 附录 A 主要城市的气候分区和围护结构热工性能要求 附录 B 建筑围护结构热工性能要求 附录 C 围护结构热工性能的权衡(Trade-off)计算 总总 则则 1.0.1 为实现国
2、家节约能源和保护环境的战略,贯彻有关政策和法规,改善办公建筑的热环境,提高暖通空调系统的能源利用效率, 制定本标准。 【说明】中国房屋建筑划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,居住建筑主要是指住宅建筑。公共建 筑则包含办公建筑(包括写字楼、政府办公楼等),商业建筑(如商场、旅馆饭店、金融建筑、娱乐场所等),科教文卫建筑(包括 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)以及交通运输用房(如机场、车站建筑等) 等。在建筑的标准、功能及设置全年空调采暖系统方面有多方面的共性,而且其采暖空调能耗特别高,采暖空调节能潜力也最大。 在高档公共建筑的
3、全年能耗中,大约 50%60消耗于空调制冷与采暖系统,20%30%用于照明。而在空调制冷这部分能耗中, 大约 40%50由外围护结构传热所消耗,30%40为处理新风所消耗,25%30为空气和水输配所消耗。从目前情况分析,这类 建筑在围护结构、采暖空调系统,以及照明方面,有节约能源 50的潜力。 我国已经编制了北方严寒和寒冷地区、中部夏热冬冷地区和南方夏热冬暖地区的居住建筑节能设计标准,并已先后发布实施。按照节 能工作从居住建筑向公共建筑发展的部署,编制公共建筑节能设计标准,首先编制出办公建筑节能设计标准,以适应工作不断进展的 需要。 1.0.2 本标准适用于新建、扩建和改建的办公建筑的建筑节能
4、设计。 【说明】对全国新建、扩建和改建的办公建筑,本标准提出了节能要求,并从建筑、建筑热工以及暖通空调设计方面提出控制指 标和节能措施。 1.0.3 办公建筑的建筑、建筑热工和采暖、通风与空调设计,必须采取节能措施,在保证室内热环境舒适的前提下,将建筑能耗控 制在本标准规定的范围内。 1.0.4 办公建筑的节能设计,除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。 【说明】本标准对办公建筑的建筑、建筑热工以及采暖、通风和空调设计中应该控制的、与能耗有关的指标和应采取的节能措施 做出了规定。 3 室内热环境和节能设计计算参数室内热环境和节能设计计算参数 3.0.1 冬季和夏季的室内
5、设计计算参数,应符合下列规定: 1 集中采暖系统的室内计算温度,应按表 3.0.1-1 确定; 2 空调系统的室内计算参数,应按表 3.0.1-2 确定; 3 与建筑物出、入口相邻的区域,如大堂、过厅等的室内夏季计算温度,与空调室外计算温度的差值,不宜大于 10。 【说明】温湿度取值的高低,不仅直接影响室内热环境的质量,而且与能耗的多少密切相关。在加热工况下,室内计算温度每降低 1, 能耗可减少约 510;在冷却工况下,室内计算温度每提高 1,能耗可减少约 8 % 10 %。为了节约能源消耗,规定了室内温湿 度的取值范围。 3.0.2 办公建筑内人员所需的最小新风量,应满足稀释 CO2 浓度的
6、要求。稀释 CO2 浓度所需的最小新风量,应符合表 3.0.1-3 的规定: 注:室内人员停留时间不超过 3h 时,可按人数的 1/2 计算所需的最小新风总量。 【说明】空调系统需要的新风,主要有两个用途:一是满足室内人员的卫生要求;二是补充室内排风和保持室内正压。前者主要是稀 释 CO2 浓度,使其日平均值保持在 0.1%以内;后者通常根据风平衡计算确定。 CO2 的浓度,随室内人员多少、停留时间长短、工作性质、建筑容积等有较大变化,而且,变化有随机性。由于新风量的大小, 不仅与能耗、初投资和运行费用密切相关,而且关系到保证人体的健康。本标准给出的最小新风量,汇总了国内现行有关规范和标淮 的
7、数据,并综合考虑了众多因素,不应随意增加或减少。 3.0.3 出现最多人数的持续时间少于 3 小时的房间,人员所需新风量可以按照房间内的平均人数确定,该平均人数应不少于最多人 数的一半。 3.0.4 通过合理节能建筑设计,改善建筑围护结构保温、隔热性能,提高采暖、通风和空调设备、系统的能效比,采取增进照明设 备效率等节能措施,在保证相同的室内热环境参数的前提下,与未采取节能措施前相比,公共建筑全年采暖、通风、空调和照明的总 能耗应减少 50%。 4.1 一般规定一般规定 4.1.1 建筑围护结构热工性能的限值应根据建筑物所处的建筑气候分区确定(见附录 A、附录 B)。 4.1.2 建筑物的布置
8、和设计, 应考虑冬季利用日照避并开主导风向,夏季利用自然通风。建筑透明部分的主朝向宜选择本地区最佳 朝向或接近最佳朝向。 【说明】 建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容之一,主要是对建筑的总平面布置、建筑平、立面形式、太阳辐射、自然通 风等气候参数对建筑能耗的影响进行分析。也就是说在冬季最大限度地利用自然能来取暖,多获得热量和减少热损失;夏季最大限度 地减少得热并利用自然能来降温冷却,以达到节能的目的。 朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射与暴风雨的袭击。然而建筑的朝向, 方位以及建筑总平面设计考虑多方面的因素,尤其是公共建筑受到社会历史文化、
9、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想 使建筑物的朝向对夏季防热,冬季保温都很理想是困难的,因此,只能权衡各个因素之间的得失轻重,选择出这一地区建筑的最佳朝 向和较好的朝向。通过多方面的因素分析、优化建筑的规划设计,采用本地区建筑最佳朝向或适宜的朝向,尽量避免东西向日晒。 4.1.3 建筑的平、立面不宜出现过多的凹凸,体形系数应小于或等于 0.40。对体形系数大于 0.40 的建筑,必须采用第 4.3 节的权衡 选择法来判定其是否满足节能要求。 【说明】建筑体型的变化直接影响建筑采暖空调能耗的大小。建筑体型系数越大,单位建筑面积对应的外表面面积越大,传热损 失就越大。研究表明,体型系数每
10、增大 0.01,能耗指标约增加 2.5%。但是,体形系数的确定还与建筑造型、平面布局,采光通风等条 件相关。体形系数规定过小,将制约建筑师的创造性,可能使建筑造型呆板,平面布局困难,甚至损害建筑功能。因此,如何合理地 确定建筑形状,必须考虑本地区气候条件,冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面的因素。应权衡利弊,兼顾 不同类型的建筑造型,尽可能地减少房间的外围护面积,使体形不要太复杂,凹凸面不要过多,以达到节能的目的。 如果所设计建筑的体形系数不能满足规定的要求,突破了 0.40 这个限值,则该建筑必须采用第 4.3 节的权衡选择法(Trade-off)来 判定其是否满足节能要
11、求。采用权衡选择法时,参照建筑的体形系数必须符合条文的规定。 4.2 围护结构热工设计围护结构热工设计 4.2.1 外墙和屋面的传热系数 K 应符合附录 B 表中列出的相应气候分区的建筑围护结构的限值要求。其中,外墙的传热系数为包括 结构性热桥在内的平均值 Km。 【说明】我国幅员辽阔,不同地区气候差异很大,确定围护结构传热系数 K 的大小,应考虑气候的差异。编制本标准时,建筑围 护结构的传热系数限值系按如下方法确定的:采用 DOE-2 程序,将 “基准”建筑模型置于我国不同地区进行能耗分析,以现有的建筑能 耗基数上再节约 50%作为节能标准的目标,不断降低建筑围护结构的传热系数,直至能耗指标
12、的降低达到上述目标为止,这时的传热 系数就是建筑围护结构传热系数的限值。近几年,在哈尔滨、北京、上海、武汉、广州、西安、兰州、乌鲁木齐等地居住建筑中的节 能试点工程的经验和实际测试数据也在一定程度上验证了附录 B 表中所列限值的合理性。 外墙的传热系数采用平均传热系数,即按面积加权法求得的传热系数,主要是必须考虑围护结构周边混凝土梁、柱、剪力墙等“热桥” 的影响,以保证建筑在冬季采暖和夏季空调时,通过围护结构的传热量不超过标准的要求,不致于造成建筑耗热量或耗冷量的计算值 偏小,使设计的建筑物达不到预期的节能效果。 北方严寒、寒冷地区主要考虑建筑的冬季防寒保温,建筑围护结构传热系数对建筑的采暖能
13、耗影响很大。因此,在严寒、寒冷地 区对围护结构传热系数的限值要求较高,同时为了便于操作,按气候条件细分,以规定性指标作为节能设计的主要依据。 夏热冬冷地区既要满足冬季保温又要考虑夏季的隔热,不同于北方采暖建筑主要考虑单向的传热过程。上海、南京、武汉、重庆、 成都等地节能居住建筑试点工程的实际测试数据和 DOE-2 程序能耗分析的结果都表明,在这一地区当改变围护结构传热系数时,随着 K 值的减少,能耗指标的降低并非按线性规律变化,当屋面 K 值降为 1.0 W/(m2 K)外墙平均 K 值降为 1.5 W/(m2 K)时,再减小 K 值对降低建筑能耗的作用已不明显,如图 4.2.1.1 所示。因
14、此,本标准考虑到以上因素,认为屋面 K 值定为 0.8(或 0.6)W/(m2 K), 外墙 K 值为 1.2(或 0.8)W/(m2 K),在目前情况下对整个地区都是比较适合的。 夏热冬暖地区主要考虑建筑的夏季隔热,太阳辐射对建筑能耗的影响很大。太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热 的主要原因,同时还要考虑在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递,不能简单地采用降低墙体、屋面、窗户的传热系数,增加保 温隔热材料厚度来达到节约能耗的目的,因此,在围护结构传热系数的限值要求上也就有所不同。 在不稳定传热过程中,如果有重质和轻质两种不同的围护结构处在相同的外部条件下,即使两者的传热系数完全
15、相同,重质围护 结构的热性能也要好一些,因为重质围护结构对温度波的衰减作用要优于轻质的围护结构。轻质的墙体和屋顶在建筑中用的越来越多, 在我国夏热冬冷和夏热冬暖地区,建筑围护结构中的传热主要处于不稳定传热状态,应考虑围护结构的热稳定性能,因此,对轻质围 护结构的热工性能要求也应与重质围护结构有所不同。 目前我国在大力推广应用钢结构建筑,尤其公共建筑是钢结构的主要使用对象,木结构建筑市场也在不断扩大。轻质墙体应用作为 国家建筑技术和新型建筑材料发展的一个重要方向,因此,在围护结构规定性指标中也包括了以上内容。 4.2.2 外墙与屋面的热桥部位均应进行保温隔热处理,以保证热桥部位的内表面温度不低于
16、室内空气露点温度。 【说明】本条规定的目的主要是防止冬季采暖期间围护结构热桥部位内表面产生结露,同时也避免夏季空调期间这些部为传热过 大。内表面结露,会造成围护结构内表面材料受潮,影响室内环境。传热过大则会增加空调能耗。由于围护结构中窗过梁、圈梁、钢 筋混凝土抗震柱、钢筋混凝土剪力墙、梁、柱等部位的传热系数远大于主体部位的传热系数,形成热流密集通道,即为热桥。热桥内 外表面温差小,冬季采暖时内表面温度容易低于室内空气露点温度,造成内表面的结露。因此,应采取保温隔热措施,减少围护结构 热桥部位的传热损失。 4.2.3 建筑外窗面积不宜过大。严寒和寒冷地区窗墙面积比不应大于 0.40;夏热冬冷和夏
17、热冬暖地区窗墙面积比不应大于 0.45。窗 的传热系数 K 和玻璃的遮阳系数 SC 应符合附录 B 中的规定,玻璃的可见光透射比不应小于 0.65。 【说明】强制性条文。窗墙面积比是指不同朝向外墙面上的窗及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 括该朝向上的窗及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,
18、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。 由于我国幅员辽阔,南北方、东西部地区气候差异很大。窗对建筑能耗高低的影响主要有两个方面,一是窗的热工性能影响到冬 季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是窗的透明材料(如玻璃)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口热损失的主要途径;而夏季,通过窗口进入 室内的太阳辐射也成为了空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射和减小窗的温差传热都是降低空调能耗的途径。不同纬度、 不同朝向的墙面太阳辐射的变化很复杂,墙面日辐射强度和
19、峰值出现的时间是不同的,因此,不同纬度地区窗墙面积比也应有所差别。 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,对窗的传热系数和窗墙面积比有严格的要求,这些要 求高于南方地区。 在夏热冬冷地区,冬、夏两季人们普遍有开窗加强房间通风的习惯。一是自然通风改善了室内空气质量,二是冬季日照可以通过 窗口直接进入室内。夏季在两个连晴高温期间的阴雨降温过程或降雨后连晴高温开始升温过程,夜间气候凉爽宜人,房间通风能带走 室内余热并蓄冷, 因此, 窗墙面积比控制在 0.45 以内。 另外, 窗口面积过小, 容易造成室内采光不足。 象西南地区冬季平均日照率25%, 全年阴雨天很多,在纬度低
20、的这一地区增大南窗的冬季太阳辐射所提供的热量对室内采暖的作用有限,而且经过 DOE-2 程序计算和工 程实测,窗口面积太小,所增加的室内照明用电能耗,将超过节约的制冷能耗。因此,在这一地区进行围护结构节能设计时,不宜过 分依靠减少窗墙比,重点应是提高窗的热工性能。 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准编制组通过计算机模拟分析表明,通过窗户进入室内的热量(包括温差传热和辐射得热),占室 内总得热量的相当大部份,成为影响夏季空调负荷的主要因素 近年来公共建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势,这是由于人们希 望公共建筑更加通透明亮,建筑立面更加美观,建筑形态更为丰富。因此,窗墙面积比有可能超过 4.2.3
21、条的规定值。当所设计的建筑 窗墙面积比超过规定值时,应首先考虑减小窗户(含阳台透明部分)的传热系数,如采用中空玻璃窗、中空热反射玻璃窗、中空 Low-E 玻璃窗,同时考虑加强夏季外窗的遮阳措施,后者在夏热冬冷和夏热冬暖地区尤其重要,其次可考虑减小外墙、屋面等其它部位的传 热系数。 本条规定对公共建筑达到节能的目标是非常关键的,如果所设计的建筑满足不了规定性指标的要求,突破了限值,则该建筑必须采用 第 4.3 节的权衡选择法(Trade-off)来判定是否满足节能要求。采用权衡选择法(Trade-off)时,参照建筑的窗墙面积比必须遵守本条 规定。 公共建筑的窗墙面积比较大,太阳辐射对建筑能耗的
22、影响很大。因此,为了节约能源,应加强窗口的建筑外遮阳措施。 大量的调查和测试表明,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。日本、美国、欧洲以及香港等国家和地区 都把提高窗的热工性能和阳光控制作为夏季防热以及建筑节能的重点,窗外普遍安装有遮阳设施。但我国现有的窗户传热系数普遍偏 大,空气渗透严重,而且大多数建筑无遮阳设施。因此,对窗的遮阳系数应作出明确的规定 由于我国幅员辽阔,南北方如广州、武汉、北京等地区、东西部如上海、重庆、西安、兰州、乌鲁木齐等地气候条件各不相 同,因此对外窗的遮阳的要求也应有所不同。 夏季,南方水平面太阳辐射强度可高达 1000W/m2 以上,在这种强烈
23、的太阳辐射下,阳光直射到室内,将严重地影响建筑室内热 环境,增加建筑空调能耗。因此,减少窗的辐射传热是建筑节能中降低窗口热损失的主要途径,应采取适当遮阳措施,以防止直射阳 光的不利影响。而且夏季不同朝向墙面辐射日变化很复杂,不同朝向墙面日辐射强度和峰值出现的时间是不同的,因此,不同的遮阳 方式直接影响到建筑能耗的大小。 在严寒地区,阳光充分进入室内,有利于降低冬季采暖能耗。这一地区采暖能耗在全年建筑总能耗中占主导地位,如果遮阳措施 阻挡了冬季阳光进入室内,对自然能源的利用和节能是不利的。因此,遮阳措施不适用于北方严寒地区。 建筑物外窗采用外遮阳设施时,设施与建筑连接要牢靠,以保证安全,尤其在高
24、层建筑上使用时,更应注意安全。另外,采用实体遮 阳措施时,实体遮阳材料的“遮阳率”(透光部分面积与实体材料的面积比)不宜大于 40%。 4.2.4 天窗的面积不应大于建筑屋顶总面积的 5%,传热系数 K 不应大于 3.2 W/( m2 K ), 玻璃的遮阳系数 SC 不应大于 0.5。 【说明】强制性条文。天窗和透明顶棚面积越大,相应建筑的能耗也越大,尤其在低纬度地区,夏季屋顶水平面太阳辐射强度最 大。由于公共建筑形式的多样化和建筑功能的需要,在屋面上开天窗的建筑越来越多。标准编制组用 DOE2 软件,对建筑物开天窗 时的能耗做了计算分析。当天窗面积占整个屋顶面积 5,天窗传热系数 K3.2W
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