建筑节能设计标准中一些问题的解读(10.19)

1建筑节能设计标准中一些问题的解读韦延年四川省建筑科学研究院一、适用于四川地区的建筑节能设计标准1、居住建筑节能设计标准（1）《四川省居住建筑节能设计标准》DB51/5027-2008（2）《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010（3）《严寒及寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-20102、公共建筑节能设计标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005在建筑节能设计书的设计依据中，应将所选择作为建筑节能设计的《标准》列为设计依据。即，对于居住建筑的建筑节能设计，不能同时以两个《标准》作为设计依据。二、《四川省居住建筑节能设计标准》DB51/2027-2008的修订内容及特点1、《四川省居住建筑节能设计标准》DB51/5027-2008包含了四川省的四个气候区：严寒、寒冷、夏热冬冷、温和气候区。仅管没有夏热冬暖地区，但攀枝花地区的公共建筑是要求按夏热冬暖地区进行设计，因为攀枝花的气候条件与夏热冬暖地区一些典型城市的气候条件相近（《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中第6页第4.2.2条的要求）。22、居住建筑的体形系数不是按所谓的“条式”或“点式”来划分提出限值，而是按居住建筑的“层数”来分别提出限值（如表4.1.5）。同时还规定了热工性能综合判断中的体形系数上限值，即≤3层，S≤0.6；≥4层，S≤0.55。这个上限值规定主要是在能耗计算时用。当然，也可以认为是要求不超过这个最大限值，若超过了，就必须修改建筑设计，使之不超过此最大的限值。对于夏热冬冷地区，实际上还是规定了体形系数的基本限值S≤0.40，只是在表4.2.5-3中，进一步提出了当S0.40及S≤0.45、S0。45及≤0.50和S0.50的屋面与外墙的热工性能限值。这与原《四川省夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》DB51/5027-2002中提出的：当S超过0.01，外墙、屋面的平均传热系数相应减少0.02W/(m2·K)是相同的函义，它们都是出自于如下计算式：Km.d＝dsSS·Km.s（1）式中，Km.d——设计建筑外墙和屋面的平均传热系数[W/(m2·K)]；Km.s——标准要求的外墙和屋面的平均传热系数[W/(m2·K)]；Ss——标准要求的体形系数；Sd——设计建筑的体形系数。该公式的导出：通过建筑外围护结构散失的热量一般按下式计算：Q＝ΣKm·△t·Ao（W）上式两边除以建筑体积Vo得建筑单位体积散失的热量计算公式为：3Q/Vo＝ΣKm·△t·Ao/Vo＝ΣKm·△t·S（W/m3）按设计建筑的相关指标与标准规定的指标，应有关系式：ΣKm.d·△t·Sd＝ΣKm.s·△t·Ss两边除△t：ΣKm.d·Sd＝ΣKm.s·Ss即引出以上（1）式：ΣKm.d＝dsSS·ΣKm.s（国外也有这样的公式：Umax=0.6+S9.0）这个计算公式实际上是给出了外围护结构平均传热系数Km与建筑体形系数之间的一个调整余地。体形系数过大，肯定会对外围护结构的热工性能要求高。比如《标准》要求的S是0.40，现在设计为0.60，那么外墙的平均传热系数就应按（1）式变为0.40/0.60×1.5＝0.67×1.5＝1.01W/(m2·K)，这相当于公共建筑外墙的平均传热系数设计要求。所以，对体形系数的设计计算是非常重要的。3、提出了外墙的热惰性指标应取平均热惰性指标，而且将平均热惰性指标限值由Dm≥3.0变为Dm≥2.5和Dm2.5两档。这主要是考虑轻质结构较多以及墙体一般不是由单一墙材构成的缘故。4、外窗不是按各个朝向的窗墙面积比来确定窗的传热系数限值，而是以房间的性质分类来确定限值。首先是将房间分成两大类：居室－即需要采暖空调的房间，如起居室、餐厅、卧室、书房等；辅助房间－即不完全需要采暖、空调的房间，如厨房、厕所、储藏间等。其次是根据各类房间的综合平均窗面积来确定窗的传热系数限值。平均窗面积可以采用各个房间的窗面积与其所在外墙面积的加权来进行4计算，如下式：wA＝212211FFFFFF墙墙墙窗墙窗经验算，也可简化按算术平均方法计算各类房间的平均窗面积。·平均窗面积的两种计算方法比较：房间1－层高3m，开间3.6m，A1＝10.8m2窗面积：1.5×1.5＝2.25m2房间2－层高3m，开间3.0m，A2＝9.0m2窗面积：1.2×1.2＝1.44m2（1）算术平均计算平均窗面积：wA＝244.125.2＝1.85m2（2）加权平均计算平均窗面积：wA＝0.98.1044.10.925.28.10＝8.1926.123.24＝8.1926.37＝1.88m21.85m2≈1.88m2，二者计算结果相近。·这一点在《标准》中没有明确，所以往往会形成节能设计时以单个房间确定窗面积，并确定其K限值，这样就会使窗的类型增多。此外，还规定了凸形窗、弧形窗按展开面积计算窗面积和一个房间有两个窗时，应累加计算。问题是：（1）在P12的表4.2.2不应写为不同朝向，因为不是按朝向不同的房间计算窗面积；（2）对遮阳系数的阐述是不对的，应该是综合遮阳系数SC，而5不是仅指透明部分的遮阳系数。实际上，还应考虑窗框的影响。明显看出，“表”中的提法与“注”是矛盾的。5、对凸窗上下、左右实体结构的传热系数限值作了规定。原《标准》只是提出了要求，而没有进行量化。这个传热系数限值是根据不同气候地区的气候条件对外围护结构的低限传热阻Ro.min要求计算确定的。6、对居住建筑底层面积小于300m²的社区商业服务网点或小型营业性用房，提出按本标准进行节能设计。（见4.1.4）7、专门以强条对室外空调机的安装设计提出了要求（见4.1.9）。8、专门以强条对封闭式阳台的节能设计提出了要求（见4.2.7）。9、节能综合指标计算方法不同。（1）原《标准》是绝对指标法，比如成都是取年采暖空调能耗不超过39.52kwh/(m2·年)。（2）现《标准》是比较法，如《公共建筑节能设计标准》GB50189-95规定的那样采用参照建筑与设计建筑分别计算，要求设计建筑的全年能耗不能超过参照建筑的全年能耗，而且是用围护结构热工性能综合判断来调整。但是，在夏热冬冷地区的建筑物节能综合指标计算中，又将整套住宅室内计算温度定为16℃，比设计计算温度降低了2℃，与《标准》规定的冬季采暖室内热环境计算温度取18℃不相符。10、提出了外墙平均传热系数Km与外墙平均热惰性指标Dm的便捷计算方法。6该计算方法是如下导出的：（1）计算公式外墙平均传热系数常采用下式计算：Km＝j.b3.b2.b1.bpj.bj.b3.b3.b2.b2.b1.b1.bppFFFFFFKFKFKFKFK（2）式中，Km－外墙平均传热系数[W/(m2·K)]；Kp－外墙主体部位的传热系数[W/(m2·K)]，按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录二的规定计算；Fp－外墙主体部位的面积（m2）；Kb.1、Kb.2、Kb.3、Kb.j－外墙上不同结构性冷（热）桥部位的传热系数[W/(m2·K)]；Fb.1、Fb.2、Fb.3、Fb.j－外墙上不同结构性冷（热）桥部位的面积（m2），其面积之和用ΣFb.j表示。鉴于外墙上的结构性冷（热）桥部位类型较多，分别计算其传热系数和面积不仅复杂，而且也不易计算准确。为便于计算，令：Kb为外墙上结构性冷（热）桥部位传热系数的表征值Fb为结构性冷（热）桥部位的总面积，Fb＝ΣFb.jA＝Fp/（Fp+Fb）（3）B＝Fb/（Fp+Fb）（4）于此，式（2）可书为：Km＝Kp·A+Kb·B（5）同理，外墙平均热惰性指标Dm可按下式计算：7Dm＝Dp·A+Db·B（6）（2）计算要点1）Kb和Db的计算方法结构性冷（热）桥部位的传热系数和热惰性指标表征值Kb和Db的计算方法与主体部位的传热系数Kp和热惰性指标Dp的计算方法完全相同，只是在计算时，将主体部位的传热系数Kp和热惰性指标Dp计算表中的砌体一栏改写为钢筋混凝土及其相应的计算参数，并取计算厚度相同即可便捷地计算出Kb和Db。2）A和B的取值A和B分别为外墙上的主体部位面积和钢筋混凝土梁、柱等结构性冷（热）桥部位面积在外墙（不含门窗）面积中占的比值，可具体计算或根据建筑的结构体系按下表选择。Fp和Fb在外墙中所占比值A和B建筑的结构体系AB砖混结构体系0.750.25框架结构体系0.650.35框剪（异形柱）结构体系0.450.55剪力墙结构体系0.300.70亦可取剪力墙部位的Kb＝Km对于附录B.0.2所示的计算方法，很不现实,缺乏可操作性。11、提出浅色外饰面对外墙平均热惰性指标Dm的修正（见P11）。当采用材料表面太阳辐射吸收系数ρs≤0.5时，对平均热惰性指标8Dm的修正（见P11）。修正的基本公式是来源于Dm.d＝1.5·ρs·Dm.s有些省市的地方标准，还将外墙使用建筑反射隔热涂料后加上一个附加热阻值，减少传热系数计算值。总的来讲，新《标准》有其特点，也有其创新之处。但由于部分指标要求较高，特别是严寒和寒冷地区的部分指标，再加上与之对应的施工图审查备案表及软件没及时跟上，形成目前仍是以行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001为设计依据的较多。总之，不管是采用哪个《标准》，在节能计算书中都只能写一个《标准》作为节能设计依据。三、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》2010年修订版与2001版的对比第1章总则仅1.0.3文字略有不同。第2章术语，只有3条。2.0.1热惰性指标（D），原2.0.8条。2.0.2典型气象年，不是以近30年的月平均值为依据，而是以近10年的月平均值为依据。2.0.3参照建筑（新增条）。第3章室内热环境设计计算指标3.0.1冬季采暖室内设计温度只是18℃，而不是16～18℃。93.0.2夏季空调室内设计温度只是26℃，而不是26～28℃。原版中3.0.3条规定的建筑节能50%要求没有了。但在“条文说明”的5.0.1中有节能50%的目标提法。第4章建筑和围护结构热工设计4.0.1文字略有不同。4.0.3体形系数是以建筑层数分三类确定，如表4.0.3。4.0.4（1）本条规定了居住建筑围护结构的热工性能设计指标限制，明确将建筑围护结构中的分户墙、楼板、楼梯间隔墙、外走廊隔墙及户门作为必须满足的指标（限值一定不能突破），不能进入热工性能综合判断（见条文说明）。而且还把外户门的指标提高到传热系数K≤2.0W/(m2·K)。（2）围护结构的K与D是以体形系数S≤0.40和S0.40分为两组确定。（3）屋面、外墙的传热系数K值是以热惰性指标D≤2.5和2.5分别确定，而不是以D≥3.0和3.0确定（如表4.0.4所列）。（注意与《四川省居住建筑节能设计标准》DB51/5027-2008的类似之处）4.0.5外窗是先确定不同朝向、不同房间的窗墙面积比限值，而且还规定了每套房间允许有一个房间的窗墙面积比可为0.60（不分朝向），如表4.0.5-1所列。然后是确定不同朝向、不同房间窗墙面积比的外窗传热系数和综合遮阳系数限值（如表4.0.5-2所列）。4.0.5还特别规定了凸窗的传热系数限值（应比表4.0.5-2的规定10小10%）及凸窗的面积计算方法（按洞口计算）。问题是：（1）、不同朝向窗墙面积比的概念不清楚，到底是该条第6款及条文说明中的房间外墙单元面积上的窗墙面积比，还是2001版《标准》和《公共建筑节能设计标准》中所指的窗墙面积比含义：各朝向（或建筑不同立面）外窗面积窗墙面积比=-------------------------------------------------各朝向外墙面积（包括外窗的面积）根据本《标准》条文说明中对窗墙面积比的定义和4.0.5-1条中规定的每套房间允许有一个房间的窗墙面积比可为0.6（不同朝向）看，应是不同朝向的每个房间的窗墙面积比。这与四川标准相近，但由于是考虑不同朝向，房间也不分类，将导致一栋房子的窗子有很多类型。（2）、表4.0.5-2的注2未说明楼梯间、外走廊的窗