北京市居住建築65節能設計標準編制情況介紹

2022-09-26 05:33:02 字數 5194 閱讀 3266

一、任務的提出和計畫進度

編制本標準的任務,是北京市建築節能與牆體材料革新辦公室根據北京市節能工作的進展情況提出的:在北京市規劃委員會立項,作為北京市地方標準。本標準與此前的dbj0-4-88和dbj01-602-97兩個北京市標準有所不同,前者是國家行業標準jgj26-86和jgj26-95《民用建築節能設計標準(採暖居住建築部分)》在北京地區的實施細則。

本標準的節能目標是以2023年的能耗水平為基礎節能65%,先於國家行業標準,按行業標準的發展計畫,屬於第三步節能。

北京地區的建築節能工作開展得比較好,最近幾年建成的住宅,除遠郊個別地方,幾乎全部按節能50%的要求建設,已建成的節能住宅,約佔全國節能住宅的1/3,在國內居於領先水平。但是與國際上發達國家相比還存在很大差距,能耗水平還是相當高的,如果不快步趕上,差距會越來越大,迫切需要進一步提高節能水平。與國內其他地區相比,北京又具備很多有利條件。

申辦奧運成功,促使北京以更快的速度發展,建築節能工作也不能例外,應與北京城市發展相適應,其能耗應不斷向歐洲國家的水平靠近。另外,最近幾年是北京住宅建設的高峰期,迫切需要編制新的節能標準,否則這些新建住宅又將成為節能改造的物件。

二、幾個問題的考慮

1 空調能耗

北京地區的氣候特徵屬於寒冷地區,按國家標準《民用建築熱工設計規範》 (gb50176-93)對寒冷地區的要求為:應滿足冬季保溫要求,部分地區兼顧夏季防熱。而且,現在住宅已普遍安裝空調裝置,因此在本標準制定時考慮了夏季防熱。

空調能耗由下列幾部分負荷形成: 圍護結構的傳熱:外窗進入的太陽輻射熱;新風帶入的熱量以及室內人體和裝置的發熱量。

其中圍護結構所佔熱量較小,太陽輻射熱和新風負荷占有很大比重,改善圍護結構的保溫效能不可能降低其餘三部分的熱負荷。在玻璃窗不能採用昂貴的隔熱和遮陽措施時,空調負荷不可能大幅下降,因此,通過提高圍護結構的保溫效能達到空調節能65%是不現買的。另外,空調使用情況與採暖不同,空調的全年使用週期比採暖短;由於採用送風強制對流;降溫快,故空調裝置可間歇執行,白天上班時不開,晚上回家後開啟,在整個空調季內也不天天開, 即空調能耗是間斷性的;住宅內一般客廳和全部臥室不會同時使用, 即空調可以是區域性的。

我們採用動態負荷計算方法,對冬夏季能耗進行計算,計算時按室內溫度超過設計值時開啟空調,室外溫度低於室內時進行通風換氣。計算結果是,空調負荷在全年冬夏總負荷中約佔24%-28%,考慮住宅空調使用在時間和空間上的特點應該進行修正,修正後所佔比例小於15%,比例是較小的。因此,本標準編制原則是主要控制冬季的採暖能耗,適當兼顧夏季的空調能耗,但不規定空調能耗的具體限值,只提出東西牆的隔熱驗算要求、窗的開啟面積要求以及對空調裝置的選用作些規定。

關於東西外牆的遮陽, 必須兼顧冬夏兩季的不同需求,宜作活動外遮陽。

2 採暖節能由建築物承擔

採暖能耗規定為節能65%。為了與已有的節能設計標準相銜接,將前後的能耗比較建立在統一的基礎上,在採暖能耗的指標確定、室內發熱量和計算方法方面均沿用前兩個標準的方法。採暖能耗指標仍採用建築物耗熱量指標來表示,數值為14.

65w/㎡,確定方法是以2023年的標準煤耗煤量指標為25.2kg/㎡為基準,使本標準的標準煤耗煤量指標下降65%,即只需8.82kg/㎡,折合耗熱量指標為14.

65w/㎡,且全部由建築物改善熱工效能來承擔,其原因在於北京的特殊情況。為了改善大氣環境質量,北京市區和近郊區鍋爐燃料已將煤改為天然氣,郊區大量採用家用燃氣爐和電採暖, 因此鍋爐效率η2已大大提高(燃煤與燃氣的效率無法相比),而且很多情況可以不設室外管網,其輸熱效率η1等於100%。若按jgj26-95標準計算,當η87%、η=100%、建築物耗熱量指標為20.

6w/㎡時,則總耗熱量為23.67w/㎡(80年為67.7w/㎡),即已達到65%節能要求。

由此可見,北京目前的節能任務不是提高鍋爐和管網的效率(電採暖時,末端效率非常高,但一次能源效率又很低,不易作規定),而是提高建築物的保溫隔熱性能。現在北京的建築物圍護結構的傳熱系數與國外相比還相差很大,存在很大的節能潛力。試點工程的經驗表明,在不改變jgj26-95標準的鍋爐效率和管網效率、只提高建築物保溫效能時,達到新的節能指標技術上是不難實現的,經濟上也是可行的。

3 代表建築

此前的dbj01-4-88和dbj01-602-97兩個北京市標準,是以80住2-4住宅通用設計(4單元組合、6層、體形係數0.28)為基準水平的,當時處在計畫經濟時代,絕大多數新建住宅一般採用通用設計圖。現在情況發生了很大的變化,例如戶形設計,80住2住宅的每戶面積平均不超過60㎡,而目前的住宅除城區有少量小屍型外,郊區多層住宅的較小戶型也超過90㎡,戶型在110㎡、120㎡、130㎡和140㎡左右居多,即兩室兩廳一衛至三室兩廳兩衛的戶型,經濟適用房亦然。

由於每戶面積的增大、廳的進深加大,故每單元的面寬尺寸和進深均較大。目前北京城區的住宅絕大部分為高層建築,高層中又以塔樓居多, 而郊區的住宅基本為多層:一般為6層,多層住宅的組合以4~6單元為多,低層住宅佔總比例很少。

北京城區不斷向外擴充套件,故在住宅建設中城區建設面積比郊區多。

經過挑選,我們選擇了郊區的經濟適用房,戶均建築面積約110㎡(三室兩廳一衛),取3~4單元組合體、6層,體形係數為0.3左右的建築作為"代表建築"。按照建築物耗熱量指標不超過14.

65w/㎡的限值,計算確定各項圍護結構傳熱系數限值和窗牆比推薦值,以此作為對各種居住建築的最根本的節能要求。在採暖能耗方面,高層住宅尤其是塔式住宅,因其體形係數小,在同樣的保溫做法下,其耗熱量指標會小於14.65w/㎡;而低層住宅特別是獨立式,體形係數比多層住宅大得多,在同樣的保溫條件下,其耗熱量指標會比14.

65w/㎡大得多。如果強求低層住宅滿足14.65w/㎡,則會引起對外窗質量要求過高和對保溫層要求過厚而不盡合理(如果在嚴寒地區實施起來會極其困難)。

多層住宅的體形係數介於高層和低層之間,採用多層住宅作為代表建築,對於在總體上控制北京的居住建築節能是基本合理和足夠安全的。無論高層、多層或低層住宅(包括獨立式住宅)均按標準採用樣的窗牆比推薦值和傳熱系數限值,即使在節能資金投入上也是公平合理的。

4 關於窗牆比

本標準將原有標準規定的窗牆比進行了調整,但不作硬性規定。現在的住宅由於面積力口大以及廳的進深增大,滿足採光的窗面積就比過去大得多,尤其是南向,建築師為滿足良好的視線和通透感以及業主的要求,陽台門和外窗的玻璃面積又比採光要求的面積增大不少,致使目前的住宅南北向的窗牆比比過去大得多,標準在推薦限值時必須與目前居住者的需求相適應,不能規定太嚴。另外,南向開窗面積大也存在有利的一面。

其一是,南向開窗有利於冬季太陽輻射熱的獲取;其二是,有陽台時一般均封陽台,使計算溫差減小,降低了冬季窗戶的耗熱量;其三是,考慮空調節能,窗戶面積增大往往帶來開窗面積的增大,通風效果好,可大大節約空調能耗,從空調動態負荷計算中可見,增大通風換氣次數則能耗明顯降低。本標準中,東西向窗牆比維持原標準不變,北向窗牆比從0.25增大至0.

3,考慮北向增大還緣於有些戶型的大廳設在北向,必然要增大採光窗面積。南向窗牆比增得較多,具體數值尚未最後確定。為滿足空調節能,要求可開啟窗面積控制在窗地比不小於1/14,相當於採光要求的窗1/7的一半,比住宅設計規範規定的1/20大一些。

5 樓梯間的採暖及隔牆的保溫

住宅樓梯間的耗熱量對建築能耗有較大影響,以多層住宅為例,其每單元樓梯間隔牆的面積與北外牆的面積幾乎相等,在外牆傳熱系數已減小到0.6w/㎡·k時,樓梯間的傳熱系數勢必相應減小,使保溫層較厚,給工程造成較大的困難:若保溫層設在戶內,則減少了戶內使用面積;保溫層設在樓梯間內,則在搬運家具等物件時保溫層容易被損壞。

隨著住宅建設的發展,為解決此間題提供了方便的途徑。近年來,居住建築的物業管理日益改善,一般單元門均安裝了安全門鎖[現在北京市已有規定:《北京市住宅區及住宅安全設計標準》bdbj01-608-2002規定,住宅首層出入口(單元門)應安裝電控防盜門],有條件保持門窗的完好和單元外門的隨時關閉,因此本標準要求集中供暖的高層和中高層住宅的樓梯間應設定採暖,樓梯間隔牆就不需保溫,計算表明,設定採暖比不設定採暖更節能,設定採暖後還可解決高層住宅內水消防管道的防凍問題。

多層住宅大部分建在郊外,近幾年建設的小區採用集中供暖的很少,大部分為家用燃氣小鍋爐或電採暖,不具備樓梯間採暖的條件。在建築物整體保溫加強和門窗關閉問題解決後,不採暖時,即使隔牆不保溫樓梯間的溫度仍比較高。我們針對各種常用的隔牆做法,對樓梯問進行設計工況下穩態熱平衡計算,結果表明,當隔牆的傳熱系數k值從1.

53w/㎡.k至2.66w/㎡·k(180砼牆)時,溫差修正係數n均小於0.

3,而n×k均小於0.5,與50%節能標準中n=0.6,k=i.

83,n×k=1.1相比,其值下降很多,說明樓梯間的能耗可大大下降。在改善了外牆、屋頂保溫效能以及門窗管理完善後,不但隔牆無需保溫,而且樓梯問的熱環境還大大改善了。

因此本標準不要求隔牆保溫,只增加對單元外門的保溫要求,並規定該門可設定採光玻璃但不應留有通風縫,以減少冬季冷風負荷。

6 內保溫問題

達到65%節能時,為保證較小的外牆平均傳熱系數,內保溫時的熱橋部位傳熱系數在平均傳熱系數中所佔的權重將比過去大得多,使內保溫結構的主體部位傳熱系數必然大大小於平均傳熱系數,即保溫層厚度比外保溫時厚很多,造成占用過多的室內面積和增加保溫造價,而且還存在其他不利於外牆結構的問題,因此要求外牆均採用外保溫做法。

三、節能判定

本標準不直接規定耗熱量指標14.65w/㎡的限值,只要滿足本標準各項圍護結構傳熱系數的限值和推薦的窗牆比,就判定為節能住宅。本標準中採暖耗熱量指標14.

65w/㎡只用於標準編製者確定圍護結構傳熱系數限值,不要求設計者用此指標進行計算。根據節能專家的建議,本標準引入了"參照建築"方法,以便與國際接

第二步節能標準jgj26-95和dbj01-602-97已經採用傳熱系數限值來進行節能判定了,只要求在窗牆比或某項傳熱系數超限時才進行建築物耗熱量指標的驗算。這種方法存在下述弊端,例如,體形係數較小的高層住宅,當屋面傳熱系數比限值略大時,應該計算建築物耗熱量指標,使其符合20.6w/㎡(北京)的要求,可是,按此略超標的傳熱系數計算其結果很可能小於20.

6w/㎡,非但屋面傳熱系數不必減小,反而可能增大。原因是在規定的保溫條件下,高層住宅的耗熱量指標一般均比20.6w/㎡小不少,有較大餘量。

低層建築則相反,計算得到的耗熱量指標會大大超過限值,使圍護結構多項傳熱系數均需降低,才能滿足20.6w/㎡。標準制定者的意圖是使各種住宅均採用同樣的圍護結構傳熱系數限值,從總體上控制節能50%,上述高層住宅的計算結果卻適得其反。

引入參照建築的方法,可以解決上述弊病,其方法實際上就是將那些與代表建築不盡相同的其他住宅,採用自己與自己相比的方法。參照建築是一種虛擬建築,是利用設計建築的原型,將設計建築的外窗面積改變為符合標準推薦窗牆比的面積,各項圍護結構傳熱系數改變為符合標準規定的限值,改變後的建築稱為參照建築。按參照建築進行計算所得的建築物耗熱量指標,即為設計建築的耗熱量指標的限值。

根據此耗熱量指標,重新對設計建築進行節能計算,調整各項傳熱系數,直到設計建築的耗熱量指標滿足參照建築的限值為止。雖然要進行兩次計算,但利用電子**進行計算時,已是輕而易舉的事了。

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