河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》编制

河北省《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》编制河北标准通过规定了被动房所应具有室内环境品质和能耗需求，并限定建筑物的采暖、空调和总能耗，提出满足房屋关键材料的性能，最终达到工程建设人员可依据这本标准能够建造出在能源消住房和城乡建设部科技与产业化发展中心张小玲住房和城乡建设部科技发展促进中心、河北省建筑科学研究院和河北五兴能源集团秦皇岛五兴房地产有限公司联合主编的由河北省工程建设标准《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》（以下简称：河北标准）送审稿，于2014年5月17日通过了河北省住房和城乡建设厅主持的审查会。该标准是世界范围内继瑞典《被动房低能耗住宅规范》后第二本有关被动式房屋的标准。该标准的主要技术内容包括：总则，术语和符号，被动式房屋的定义和规定，被动式房屋的基本设计原则，被动式房屋的热工和能耗计算规定，热工计算，采暖负荷和能耗计算，冷负荷和空调能耗计算，房屋总一次能源计算项目和计算方法，围护结构设计，照明和遮阳设计，通风系统设计，关键材料和产品性能，防火设计，施工工法，被动式房屋的测试，被动式房屋的认定条件，各种建筑能耗转化成一次能源和CO2排放量的计算方法，运行管理，以及附录和条文说明。河北标准通过规定了被动房所应具有室内环境品质和能耗需求，并限定建筑物的采暖、空调和总能耗，提出满足房屋关键材料的性能，最终达到工程建设人员可依据这本标准能够建造出在能源消耗量极低的情况下，拥有健康、舒适的室内环境的房屋。一、提出了明确的室内环境指标规定被动式房屋首先是一个舒适度很高的房子，居住建筑的室内环境应全年处于舒适状态，河北标准对室内环境规定如下：1、室内温度为20℃～26℃；2、超温频率≤10%；3、室内二氧化碳浓度≤1000ppm；4、围护结构非透明部分内表面温差不超过3℃，围护结构内表面温度不低于室内温度3℃；5、门窗的室内一侧无结露现象；6、室内相对湿度宜全年处于35%~65%；7、通过管网和辅助通道传递的声音，应符合机房≤35dB、功能房≤30dB、起居室≤30dB和卧室≤30dB。室内环境规定的提出确保了被动式房屋具有良好的室内环境，避免了以牺牲室内舒适度来换取能耗的降低。特别需要指出的是，被动式房屋允许出现超温，也就是室内温度在夏季超过26℃的小时数与在冬季低于20℃的小时数之和，与全年小时数的比值的频率≤10%。这一个规定是考虑了人们有可能选择室内温度在冬季20℃以下，在夏季26℃以上生活。秦皇岛在水一方的实测结果表明，当人们自由选择室内温度时，有人在冬季选择了将室内温度控制在18℃；有人在夏季自然通风时，在夏季室内温度达到30℃时仍感到处于舒适状态。被动式房屋对室内二氧化碳浓度≤1000ppm的要求确保了室内一年四季的空气必须永远处于新鲜状态。一旦超过限值，新风机组将要自动补充新鲜空气。笔者冬季在秦皇岛“在水一方”体验房试住时，当时家俱刚由工人搬进来，室内仪表显示二氧化碳浓度是1500ppm，经过一夜睡眠之后，第二天二氧化碳浓度是800ppm。围护结构非透明部分内表面温差不超过3℃和围护结构内表面温度不低于室内温度3℃的规定，使得被动式房屋的外围护结构任何一个部位的保温隔热性能都不能被削弱。屋顶、外墙和地面不能出现梁、板、柱造成的结构性热桥；外门窗也不能出现过于薄弱部分，以避免出现结露现象。室内温度的宜全年处于35%~65%虽然不是强制的条文，但是被动房实际工程表明：这一指标完全能够满足要求。同普通住宅相比，被动房为人们在冬季提供适宜的湿度环境。被动式房屋对室内噪音有了更严格的规定。国家标准《住宅设计规范》GB50096-1999中第5.3.1条规定：住宅的卧室、起居室（厅）内的允许噪声级（A声级）昼间应小于或等于50dB，夜间应小于或等于40dB。被动式房屋作为高端住宅，其控制指标比该标准值更为严格。为实现本条规定，必须在设计、施工阶段采取相应的技术措施，主要包括：采用隔声性能良好的门窗、沿楼准》对其进行了明确规定：1、房屋外门窗的透明材料应选用Low-E中空玻璃或真空玻璃，其性能应符合K≤0.8W/(m2•K)；玻璃的太阳能总透射比g≥0.35；玻璃的选择性系数S=TL/≥1.40。2、屋外门窗框的型材宜选择木材或塑料，其传热系数K≤1.3W/(m2•K)。3、外门窗的传热系数K≤1.0W/(m2•K)。4、外窗应采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少有两个锁点，并尽可能减少窗框对透明材料部分的分隔。5、玻璃间隔条应使用耐久性良好的暖边间隔条。对玻璃的太阳能总透射比g和玻璃的选择性系数s的规定了透明外围护结构传热、得热和采光三方面的性能。虽然我国能够生产出上述性能的厂商不是很多，但还能够满足现有被动房的市场需求。对玻璃间隔条应使用耐久性良好的暖边间隔条规定，可以避免普通间隔条会造成窗框部分冬季室内一侧结露现象。室内温度的宜全年处于35%~65%虽然不是强制的条文，但是被动房实际工程表明：这一指标完全能够满足要求。同普通住宅相比，被动房为人们在冬季提供适宜的湿度环境。被动式房屋对室内噪音有了更严格的规定。国家标准《住宅设计规范》GB50096-1999中第5.3.1条规定：住宅的卧室、起居室（厅）内的允许噪声级（A声级）昼间应小于或等于50dB，夜间应小于或等于40dB。被动式房屋作为高端住宅，其控制指标比该标准值更为严格。为实现本条规定，必须在设计、施工阶段采取相应的技术措施，主要包括：采用隔声性能良好的门窗、沿楼板设置隔音垫、对管道采取隔声措施、做好邻户以及邻室之间的隔声、避免产生声桥等。二、对房屋能源消耗需求进行了规定被动式房屋首先应该是能耗需求极低房屋。能耗需求规定使得被动房从源头设计就是使房屋本身的对能耗的需求极低。1、房屋单位面积的年采暖需求Qh≤15kWh/(m²·a)；2、房屋单位面积的采暖负荷qh≤10W/m²；3、房屋单位面积的年制冷需求，Qc≤15kWh/(m²·a)；4、房屋制冷的冷负荷qc,max≤20W/m²。这些规定不但限制了房屋的采暖能耗，也限制了房屋制冷能耗；并将被动房同一些所谓的低能耗的建筑区分开来。譬如，某些零能耗建筑或超低能耗建筑本身的能耗需求很高，却通过使用大量的太阳能光伏和光热满足建筑物的能源消耗。三、对房屋的实际能源消耗进行了规定并提出了一次能源和一次能源系数念被动式房屋不但是能耗需求极低的房屋，最终反映到实际能源消耗上也同样是极低的。河北标准对被动式居住建筑能源消耗规定如下：1、采暖的房屋单位面积年一次能源需求Eph≤20kWh/(m²·a)；2、制冷的房屋单位面积年一次能源需求Epc≤20kWh/(m²·a)；房屋单位面积年一次能源总需求EPT≤120kWh/(m²·a)。通过对被动式房屋实际能源消耗的限定，使被动式房屋的能耗低落实到了实处。河北标准引入了德国一次能源和一次能源系数念。被动房的能耗量是用一次能源来表示，在自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。如原煤、石油、天然气等。当某种建筑用能换算成一次能源时，需要考虑该种能源在开采、运输和加工转换过程中的能源损失。将某种能源换算成一次能源时，考虑能源在开采、运输和加工转换过程中造成能源消耗的系数就是一次能源系数。根据德国、欧盟现行一次能源系数，并考虑我国目前的能源生产水平，河北标准的一次能源系数见表1：表1不同能源种类的一次能源系数一次能源较真实地反映了对社会终端能耗的需求。它可以引导人们尽量降低对一次能源的消耗，鼓励人们使用太阳能和生物质能，限制人们滥用高品质能源的行为。譬如，电的一次能源系数是3.0。反映到同样采暖能源需求水平的被动式房屋中，如果用电则是用生物质燃料的3倍以上的一次能源。四、提出了完整的计算方法我国已经建立了完整的热工和能耗计算理论。河北标准规定应按照《民用建筑热工设计规范》GB50176规定的计算方法进行热工计算，其中包括冷凝受潮计算和隔热计算。这一部分计算往往被工程技术人员忽略，也造成了一些节能建筑设计就是有隐患的设计。譬如，某些建筑的设计方案本身就注定外围护结构出现结露，或是不能够满足隔热要求。被动式房屋设计时严禁出现冷凝受潮并对隔热性能提出了更为严格的要求，否则被动式房屋随着使用年限的增加会逐渐丧失性能。河北标准依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736规定，提供了完整的计算方法。被动式房屋的能耗计算必须为设计人员提供逐项能耗，即：1、围护结构传热引起的房屋单位面积耗热量；2、通风引起的房屋单位面积耗热量；3、透明围护结构通过太阳辐射获得的房屋单位面积得热量；4、建筑物内部得热引起的房屋单位面积得热量。可以通过对这些分项能耗的分析，最终帮助设计人员采取适当的措施。所以被动式房屋的能耗计算绝不仅仅地给出一个计算值，用以判定是不是满足被动房的限定值，更重要地是帮助设计人员优化设计方案，设计出更为合理的被动房。需要指出的是，秦皇岛“在水一方”的实测结果比计算结果要好。这是人们行为节能带来的结果，譬如，在自然通风的状态下，室内温度在30℃时候，人们仍感舒适。所以，有良好自然通风的房屋，夏季需要制冷的时间会比计算规定的时间要短。这也就不难理解，被动房实测能耗比计算能耗要小。五、提出了完整的数据库河北标准提供了被动式房屋的计算涉及到所用到的数据库。包括河北省主要城市全年逐时计算温度、河北省太阳总辐射照度、人体显热散热系数、照明散热系数、家用电器、炊事及其他内部热源散热系数和河北省主要城市日平均相对湿度等。河北省区域较广，地理气候差异较大。为了使计算结果尽可能地符合实际情况，河北标准提供了丰宁、承德、张家口、秦皇岛、唐山、廊坊、保定、沧州、石家庄、衡水、邢台11个城市的气象数据库。六、提出了透明外围护结构的控制性指标透明外围护结构对最终实现被动式房屋的性能起了至关重要的作用。我国目前市场普遍供应的外门窗与被动房所用门窗相差较远。在现有国家标准中，有些关键性能指标的缺失。《河北标准》对其进行了明确规定：1、房屋外门窗的透明材料应选用Low-E中空玻璃或真空玻璃，其性能应符合K≤0.8W/(m2•K)；玻璃的太阳能总透射比g≥0.35；玻璃的选择性系数S=TL/≥1.40。2、屋外门窗框的型材宜选择木材或塑料，其传热系数K≤1.3W/(m2•K)。3、外门窗的传热系数K≤1.0W/(m2•K)。4、外窗应采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少有两个锁点，并尽可能减少窗框对透明材料部分的分隔。5、玻璃间隔条应使用耐久性良好的暖边间隔条。对玻璃的太阳能总透射比g和玻璃的选择性系数s的规定了透明外围护结构传热、得热和采光三方面的性能。虽然我国能够生产出上述性能的厂商不是很多，但还能够满足现有被动房的市场需求。对玻璃间隔条应使用耐久性良好的暖边间隔条规定，可以避免普通间隔条会造成窗框部分冬季室内一侧结露现象。七、关键材料性能指标规定被动房必须采用性能指标合格的产品。《河北标准》中对涉及到被动式房屋的一些关键材料的性能进行了规定，如屋面和外墙用防水隔气层、防水透气层的性能指标、外墙外保温系统及其材料的性能指标、外围护门窗洞口的密封材料、屋顶金属扣板和窗台金属板的性能指标、基础和地下室外保温材料的性能指标等。八、提出了被动式房屋的检测方法认定方法被动式房屋必须进行气密性测试。应抽检位于不同楼层的不同户型作为测试样本。首层、顶层的抽检样本不得少于1套。抽检样本量不得小于整栋建筑住宅总量的20%，且不应少于3套住宅；楼梯间必须做气密性测试。被动式房屋竣工后，应按本标准的规定进行气密性测试。如果测试结果全部符合n50≤0.6h-1的规定，则可判定该建筑的设计、施工符合对被动式房屋的要求；如果有不满足n50≤0.6h-1的样本，则必须对此样本进行整改使之满足要求，且应重新抽样，直至抽样样本全部满足该规定为止。在房屋投入正常使用后，应对室内环境和实际能耗进行测试。当室内环境测试结果满足全部规定，且采暖、制冷和总一次能源消耗均符合本标准的规定时，则可判定该建筑在使用阶段符合被动式房屋要求。九、提出了各种建筑用燃料的CO2排放量计算方法《河北标准》给出了各