居住建筑节能设计标准宣贯材料之三.doc

湖北省地方标准DB42/3012005 居住建筑节能设计标准宣贯材料之三建筑节能背景材料及建筑物能耗指标动态计算方法简介蒋太珍 陈桂营2005年08月02日 建筑节能背景材料 什么是建筑节能自1973年发生世界性的石油危机以后，发达国家对建筑节能的说法经历了三个发展阶段：最初叫建筑节能；但不久就改为“在建筑中保持能源”，意思是减少建筑中能量的散失；九十年代后期则普遍称为“提高建筑中的能源利用效率”，它不是指消极意义上的节省，而是从积极意义上提高能源的利用效率。在我国，现在仍然通称为建筑节能，但其含义已经进入到第三层意思，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率。 建筑能耗范围的界定国内过去的说法是，建筑能耗包括建筑材料生产、建筑施工和建筑物的使用能耗。这种说法，把建筑能耗跨越了工业生产和民用生活的不同领域，它与国际上通行的能源统计口径不符，已经过时。现在按国际统一界定方法，把建筑能耗放在民生能耗范围内，它与工业、农业、交通运输能耗并列，是四大能耗之一。目前，我国的民生能耗约占全国总能耗的30%40%。建筑能耗应指建筑物使用能耗，包括采暖、空调、炊事、照明、家用电器、热水供应等方面的能耗。在建筑节能设计标准中，因为把炊事、照明、家用电器等的用电能耗作为定值，所以，标准中的建筑能耗，主要是指采暖和空调的能耗。建筑节能，就是指通过增强建筑围护结构的保温隔热性能，和提高采暖和空调设备的能源利用效率，达到建筑节能的目标。 什么是建筑节能50% 现阶段，我国已进入有组织、有计划、全面实施建筑节能50%的第二步目标的新阶段。所谓建筑节能50%，是指“通过采取增强建筑围护结构保温隔热性能和提高采暖、空调设备性能系数的节能措施，在保证相同的室内热环境指标的前提下，与未采用节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50%”。 为什么要搞建筑节能 从长远看：地球的非再生能源资源（主要有煤、石油、天然气及核原料）是有限的，现代人不能把地球非再生能源用光，剥夺后代人的生存条件，为此，现代人应开源节约能源。由于开发新能源的难度很大，因此，在开发新能源的同时，更应节约能源。不节约能源，人类就没有出路。过去说我国地大物博，地大不错，过去我国经济落后，人民生活和物资消耗水平低，物博也说得过去，随着我国经济的发展，人口的增多，人民生活水平和耗能量的提高，按人均计算，不但显现我国的物不博，还呈现为能源短缺。我国是能耗大国，虽然人均能耗不到世界平均能耗的一半，但是全国总能耗已达到世界第二位，仅次于美国。我国已经成为仅次于美国的第二大石油消费国，是继美国、日本之后的第三大石油进口国。某能源基金会驻北京的办事机构，去年有一个报告指出，按照中国目前的经济发展模式，到2020年，中国的年能耗水平，将由目前的13亿吨标煤，达到33亿吨标煤，不但中国不能支撑，世界也不能支撑。因此，节约能源，已成为摆在我们面前的一个紧迫问题。 从目前看：1. 实施建筑节能是我国发展国民经济的需要我国的能源增长速度，总是跟不上国民经济的增长速度。能源短缺，已成为我国经济发展的一个根本性的制约因素。节约能源和实施建筑节能，是我国的一项重要国策。国家颁布了中华人民共和国节约能源法（1997年11月1日全国人大常委会通过，1998年1月1日起实行）。节约能源法第三十七条规定，“建筑物设计和建造应当依据有关法律、行政法规的规定，采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品，提高保温隔热性能，减少采暖、制冷、照明的能耗”。 2000年2月18日，建设部依法颁布了76号部长令民用建筑节能管理规定，先后颁布了一系列的建筑节能设计标准。2. 实施建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的需要可持续发展的概念，是由挪威前首相布伦特夫人领导的联合国世界环境与发展委员会，1987年在我们共同的未来报告中提出，可持续发展是指“既满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展”。这一概念包含的基本内容，为世界各国所接受，并成为世界各国的发展战略。1996年3月，江泽民同志在中央计生工作座谈会上指出，“所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不要以牺牲后代人的利益为代价来满足当代人的利益。”可持续发展是集约生态、经济、社会三位一体的协调发展。3. 实施建筑节能是提高人民生活质量的需要随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们日益要求提高生活质量，其中包括在建筑物内实施采暖与空调，以改善和提高工作与生活场所的室内热环境质量。在我国南方地区实施冬季采暖，全国大部分地区实施夏季空调，已成为普通现象。我国在实施建筑节能之前的建筑，其围护结构的热工性能普通不好，不仅采暖与空调能耗很大，同时，采暖与空调时的舒适性也不好。因此，人们普遍要求提高建筑物的保温隔热性能，降低采暖与空调的用能费用，做到冬暖夏凉，改善和提高建筑物室内的舒适度。4实施建筑节能是削减季节性用电高峰的需要由于我国南方地区的采暖空调和北方地区的空调用能，基本上都采用电能，因而，形成冬季和夏季的季节性用电高峰，造成季节性的供电不足，拉闸限电在所难免。如果按高峰用电配置电力生产，又会产生低谷供电的电力生产难题。因此，实施建筑节能和合理选择采暖空调用能，是实现我国电力均衡生产的最为有效的技术措施。 国内外的建筑节能实施状况 我国自上世纪80年代中期开始组织和实施建筑节能工作，经历了技术与标准准备、工程实验与试点，现已进入有组织、有计划、全面实施节能50%第二步目标的新阶段。随着建筑节能工作的不断深入，社会各界对建筑节能工作日益重视，开发低能耗、高舒适度的各类建筑，已被部分业主所认可（例如，武汉华美达酒店，改玻璃幕墙方案为外墙保温小窗户方案成节能建筑，节能经济效益显著），部分开发商对实施建筑节能所带来的节约能源、减少污染、改善环境、提高建筑功能质量，乃至培育新的国民经济增长点，促进建筑业的结构升级，实施可持续发展战略等整体综合效益，有了更深刻的认识。但是，从总体上看，由于我国开展建筑节能工作起步晚，进展慢，技术水平低，缺乏相关政策支撑，开展建筑节能科普宣传工作不力，国民的建筑节能意识不强，建筑节能设计标准并未严格执行。 发达国家国民的建筑节能和环保意识很强，已经从建筑节能阶段，发展到低能耗、高舒适性、零能耗、绿色生态、可持续发展建筑技术阶段（如欧洲的建筑节能设计标准，已由按节能率控制，发展到按使用能源的CO2 排量作为控制指标.标准的出发点是保护地球,从自我做起,减弱全球气候变暖的温室效应。如果是使用风力和水力发电等可再生能源、天然气、核能电力，那么，建筑围护结构就可以做差一点，如果是使用煤电，则必须采用高性能的建筑围护结构，严格控制建筑能耗），先进国家还运用电子计算机信息技术，来实现上述各类建筑性能、人工环境控制所需要的智能建筑技术，全面广泛地渗透到建筑技术领域，建筑节能技术已成为现代建筑技术的主要特征之一。 建筑物能耗指标动态计算方法DOE-2程序简介一、概述 在我国夏热冬冷地区，夏季的室外温度高，室内外温差小，白天太阳辐射很强，太阳辐射通过屋顶、外墙、外窗等围护结构传入室内；在日落后的一段时间内，屋顶和外墙内的蓄热同时向室内和室外传递；当夜间某一时刻之后，室内热量通过围护结构传向室外并向天空辐射。建筑围护结构的热流量和热流方向随时间而变化，表现为动态传热特征。冬季室外温度较高的晴天，传热过程与夏季类似，只是变化幅度较小。由于上述原因，为了比较准确地计算采暖和空调能耗量指标，并与现行国标采暖通风与空气调节设计规范GBJ19保持一致，应采用动态计算方法。动态的计算方法很多，国内空调设计的冷负荷计算方法就是其中的一种。国家行标夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ1342001，湖北省地方标准湖北省居住建筑节设计标准，均采用DOE-2程序动态计算方法。二、DOE-2程序建筑能耗计算1. DOE-2程序简介 DOE-2是一个功能非常强大的建筑能耗模拟软件。它是在美国能源部财政支持下，由劳伦斯伯克力国立实验室（lawrence Berkeley National Laboratory） 模拟研究小组开发的。采用FORTRAN（公式变换）语言编写。七十年代末投入运行，经不断维护补充，目前的版本为2.1E, 能在微型计算机上运行。DOE-2属非商业性软件，已被很多国家作为编制建筑节能设计标准的计算工具。供建筑师计算建筑能耗用的商业性软件已投放市场。国产建筑能耗计算软件正在开发之中。2. DOE-2程序流程简介 DOE-2有四个输入模块（气象数据文件、用户数据文件、建筑材料数据库、围护结构构造数据库），五个处理模块（建筑描述语言预处理程序、负荷模拟、系统模拟、机组模拟、经济分析），四个输出模块（负荷报告、系统报告、机组报告、经济分析报告）。DOE-2程序的流程示意图如图4.1所示。3. DOE-2计算建筑能耗的数据输入采用DOE-2程序计算建筑能耗，要求输入以下主要参数数据。（1） 气象数据输入（2） 用户数据文件输入 建筑描述。 要求按照DOE-2一整套规定的方法，详细输入建筑平面和立面的各种位置参数。正确的输入将会得到一个完整的建筑物三维模型图，并可从各个角度进行观察，错误的输入将得不到或得到一个残缺不齐的建筑三维模型图。建筑描述是一项非常仔细而繁琐的工作，这是DOE-2不适合建筑师和设计图纸审查部门用它来计算建筑能耗的根本原因。 建筑物内部人员、电照明、家电及其它能产生建筑内部得热的设备的情况。 建筑内部得热（电照明、人员、家电、炊事等）的随机性很强，为便于对不同建筑与标准进行能耗比较，应输入定值：室内照明得热取每平方米建筑每天耗电0.0141kWh；室内人员、炊事、家电等产生的其它得热，分为显热和潜热两部分计算，对卧室和起居室，显热取每天4.33 kWh，潜热取每天1.69 kWh，对厨房和卫生间，显热取每天2.9 kWh，潜热按每天1.76 kWh。折合到每小时的室内平均得热量约为4.3W/m2。 建筑物所用的采暖空调设备和系统的详细描述。计算建筑能耗的目的，是比较围护结构系统总的热工性能的优劣，不是选用采暖空调设备，因此规定选用附加有电热装置的风冷型热泵空调器。其制热性能系数和制冷能效 比分别取1.9 与2.3（即国标规定家用空调器的最低能效比），且一户一个系统。 室内舒适环境条件的设定。 卧室和起居室室内的温度，统一规定冬季全天为18 ，夏季为26，厨卫、贮藏间、走道等非居住空间不设置采暖空调器具和控制温度；整个室内的换气次数为1.0次/小时；不控制湿度。(3) 建筑材料数据、围护结构构造数据输入 由于国情不同，DOE-2程序中的建筑材料数据库和围护结构构造数据库不能直接选用，可将当地常用建筑材料和构造的有关数据输入其数据文件库中，计算时任意调