5.0.1
本标准第4章“建筑和建筑热工节能设计”和本章“建筑节能设计的综合评价”是并列的关系。如果所设计的建筑已经符合第4章的规定,则不必再依据第5章对它进行节能设计的综合评价。反之,也可以依据第5章对所设计的建筑直接进行节能设计的综合评价,但必须满足第4.
0.5条、第4.0.10条和第4.0.13条的规定。
必须指出的是,如果所设计的建筑不能完全满足本标准的第4.
0.4条、第4.0.6条、第4.0.7条和第4.0.8条的规定,则必须通过综合评价来证明它能够达到节能目标。
本标准的节能设计综合评价采用“对比评定法”。采用这一方法的理由是:既然达到第4章的最低要求,建筑就可以满足节能设计标准,那么将所设计的建筑与满足第4章要求的参照建筑进行能耗对比计算,若所设计建筑物的能耗并不高出按第4章的要求设计的节能参照建筑,则同样应该判定所设计建筑满足节能设计标准。这种方法在美国的一些建筑节能标准中已经被广泛采用。
“对比评定法”是先按所设计的建筑物的大小和形状设计一个节能建筑(即满足第4章的要求的建筑),称之为“参照建筑”。将所设计建筑物与“参照建筑”进行对比计算,若所设计建筑的能耗不比“参照建筑”高,则认为它满足本节能设计标准的要求。若所设计建筑的能耗高于对比的“参照建筑”,则必须对所设计建筑物的有关参数进行调整,再进行计算,直到满足要求为止。
采用对比评定法与采用单位建筑面积的能耗指标的方法相比有明显的优点。采用单位建筑面积的能耗指标,对不同形式的建筑物有着不同的节能要求;为了达到相同的单位建筑面积能耗指标,对于高层建筑、多层建筑和低层建筑所要采取的节能措施显然有非常大的差别。实际上,第4章的有关要求是采用本地区的一个“基准”的多层建筑,按其达到节能50%而计算得到的。将这一“基准”建筑物节能50%后的单位建筑面积能耗作为标准用于所有种类的居住建筑节能设计,是不妥当的。因为高层建筑和多层建筑比较容易达到,而低层建筑和别墅建筑则较难达到。采用“对比评定法”则是采用了一个相对标准,不同的建筑有着不同的单位建筑面积能耗,但有着基本相同的节能率。
本标准引入“空调采暖年耗电指数”作为对比计算的参数。这一指数为无量纲数,它与本标准规定的计算条件下计算的空调采暖年耗电量基本成正比。
本标准的“对比评定法”既可以直接采用空调采暖年耗电量进行对比,也可以采用空调采暖年耗电指数进行对比。采用空调采暖年耗电指数进行计算对比,计算上更加简单一些。本标准也可使用空调采暖年耗电指数或空调采暖年耗电量作为节能综合评价的判据。在采用空调采暖年耗电量进行对比计算时由于有多种计算方法可以采用,因而规定在进行对比计算时必须采用相同的计算方法。同样的理由需采用相同的计算条件。本条也为“对比评定法”专门列出了判定的公式。
本条特别规定天窗、屋面和轻质墙体必须满足第4章的规定,这是因为天窗、屋面的节能措施虽然对整栋建筑的节能贡献不大,但对顶层房间的室内热环境而言却是非常重要的。在自然通风的条件下,轻质墙体的内表面最高温度是控制值,这与节能计算的关系虽然不大,但对人体的舒适度有很大的关系。人不舒适时会采取降低空调温度的办法,或者在本不需要开空调的天气多开空调。因而规定轻质墙体必须满足第4章的要求,而且轻质墙体也较容易达到要求。
5.
0.2
“参照建筑”是用来进行对比评定的节能建筑。首先,参照建筑必须在大小、形状、朝向等各个方面与所设计的实际建筑物相同,才可以作为对比之用。由于参照建筑是节能建筑,因而它必须满足第4章几条重要条款的最低要求。当所设计的建筑在某些方面不能满足节能要求时,参照建筑必须在这些方面进行调整。本条规定参照建筑各个朝向的窗墙比应符合第4章的规定。
非常重要的是,参照建筑围护结构的各项性能指标应为第4章规定性指标的限值。这样参照建筑是一个刚好满足节能要求的建筑。把所设计的建筑与之相比,即是要求所设计的建筑可以满足节能设计的最低要求。与参照建筑所不同的是,所设计的建筑会在某些围护结构的参数方面不满足第4章规定性指标的要求。
5.0.3
本标准第5章的目的是审查那些不完全符合第4章规定的居住建筑是否也能满足节能要求。为了在不同的建筑之间建立起一个公平合理的可比性,并简化审查工作量,本条特意规定了计算的标准条件。
计算时取卧室和起居室室内温度,冬季全天为不低于16℃,夏季全天为不高于26℃,换气次数为1.0次/h。本标准在进行对比计算时之所以取冬季室内不低于16℃,主要是因为本地区的居民生活中已经习惯了在冬天多穿衣服而不采暖。而且,由于本地区的冬季不太冷。因而只要冬季关好门窗,室内空气的温度已经足够高,所以大多数人在冬季不采暖。
采暖设备的额定能效比取1.7,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3.0,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。本标准附录中的空调采暖年耗电指数简化计算公式中已经包括了空调、采暖能效比参数。
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,本标准实际上能控制的主要是建筑围护结构,所以在计算中适当降低设备的额定能效比对居住建筑实际达
到节能50%的目标是有利的。
居住建筑的内部得热比较复杂,在冬季可以减小采暖负荷,在夏季则增大空调负荷。在计算时不考虑室内得热可以简化计算。
对于南区,由于采暖可以不考虑,因而本标准规定可不进行采暖部分的计算。这样规定与夏热冬暖地区的划定原则是一致的。对于北区,由于其靠近夏热冬冷地区,还会有一定的采暖,因而采暖部分不可忽略。
采用浅色饰面材料的屋顶外表面和外墙面,一方面能有效地降低夏季空调能耗,是一项有效的隔热措施,但对冬季采暖不利;另一方面,由于目前很多浅色饰面的耐久性问题没有得到解决,同时随着外界粉尘等污染物的作用,其太阳辐射吸收系数会有所增加。目前,不少地方出现了在使用“对比评定法”时取用低ρ值(有的甚至低于0.2)来通过节能计算的做法,片面夸大了浅色饰面材料的作用。所以本次修订在第4.0.16条中把附加热阻减小了,热反射饰面计算用的太阳辐射吸收系数应取按附录B修正之值,且不得重复计算其当量附加热阻。考虑了浅色饰面的隔热效果随时间和环境因素引起的衰减,比较符合实际情况,从而不致过分夸大浅色饰面的作用。
5.0.4
本标准规定,计算空调采暖年耗电量采用动态的能耗模拟计算软件。夏热冬暖地区室内外温差比较小,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。由于这个原因,为了比较准确地计算采暖、空调负荷,并与现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB
50019保持一致,需要采用动态计算方法。
动态的计算方法有很多,暖通空调设计手册里冷负荷计算法就是一种常用的动态计算方法。本标准采用了反应系数计算方法,并采用美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的DOE-2软件作为计算工具。
DOE-2用反应系数法来计算建筑围护结构的传热量。反应系数法是先计算围护结构内外表面温度和热流对一个单位三角波温度扰量的反应。计算出围护结构的吸热、放热和传热反应系数,然后将任意变化的室外温度分解成一个个可叠加的三角波,利用导热微分方程可叠加的性质,将围护结构对每一个温度三角波的反应叠加起来,得到任意一个时期围护结构表面的温度和热流。
DOE-2软件可以模拟建筑物采暖、空调的热过程。用户可以输入建筑物的几何形状和尺寸,可以输入室内人员、电器、炊事、照明等的作息时间,可以输入一年8760个小时的气象数据,可以选择空调系统的类型和容量等等参数。DOE-2根据用户输入的数据进行计算,计算结果以各种各样的报告形式来提供。目前,国内一些软件开发企业开发了多款基于DOE-2的节能计算软件。这些软件为方便建筑节能计算做出了很大贡献。
另外,清华大学开发的DeST动态模拟能耗计算软件也可以用于能耗分析。该软件也给出了全国许多城市的逐时气象数据,有着较好的输入输出界面,采用该软件进行能耗分析计算也是比较合适的。
5.0.5
尽管动态模拟软件均有了很好的输入输出界面,计算也不算太复杂,但对于一般的建筑设计人员来说,采用这些软件计算还有不少困难。为了使得节能的对比计算更加方便,本标准给出了根据DOE-2软件拟合的简化计算公式,以使建筑节能工作推广起来更加方便和迅速。建筑的空调采暖年耗电指数应采用本标准附录C的方法计算。