近零能耗建筑技术标准 GB/T51350-2019
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7.1 设计

Ⅰ 性能化设计方法

7.1.1 性能化设计应采用协同设计的组织形式。

7.1.2 性能化设计应根据本标准规定的室内环境参数和能效指标要求,并应利用能耗模拟计算软件等工具,优化确定建筑设计方案。

7.1.3 性能化设计宜按下列程序进行:

    1 设定室内环境参数和能效指标;

    2 制定设计方案;

    3 利用能耗模拟计算软件等工具进行设计方案的定量分析及优化;

    4 分析优化结果并进行达标判定。当能效指标不能满足所确定的目标要求时,修改设计方案,重新进行定量分析和优化,直至满足目标要求;

    5 确定优选的设计方案;

    6 编制性能化设计报告。

7.1.4 性能化设计应以定量分析及优化为核心,应进行建筑和设备的关键参数对建筑负荷及能耗的敏感性分析,并在此基础上,结合建筑全寿命期的经济效益分析,进行技术措施和性能参数的优化选取。

Ⅱ 规划与建筑方案设计

7.1.5 城市及建筑群的总体规划应有利于营造适宜的微气候。应通过优化建筑空间布局,合理选择和利用景观、生态绿化等措施,夏季增强自然通风、减少热岛效应,冬季增加日照,避免冷风对建筑的影响。建筑的主朝向宜为南北朝向,主入口宜避开冬季主导风向。

7.1.6 建筑方案设计应根据建筑功能和环境资源条件,以气候环境适应性为原则,以降低建筑供暖年耗热量和供冷年耗冷量为目标,充分利用天然采光、自然通风以及围护结构保温隔热等被动式建筑设计手段降低建筑的用能需求。

7.1.7 建筑设计宜采用简洁的造型、适宜的体形系数和窗墙比、较小的屋顶透光面积比例。

7.1.8 建筑设计应采用高性能的建筑保温隔热系统及门窗系统,相关要求和选型宜符合本标准附录C和附录D的规定。

7.1.9 遮阳设计应根据房间的使用要求、窗口朝向及建筑安全性综合考虑。可采用可调或固定等遮阳措施,也可采用可调节太阳得热系数(SHGC)的调光玻璃进行遮阳。南向宜采用可调节外遮阳、可调节中置遮阳或水平固定外遮阳的方式。东向和西向外窗宜采用可调节外遮阳设施。

7.1.10 建筑进深选择应考虑天然采光效果。进深较大的房间,应设置采光中庭、采光竖井、光导管等设施,改善天然采光效果。

7.1.11 地下空间宜采用设置采光天窗、采光侧窗、下沉式广场(庭院)、光导管等措施,充分利用自然光。

7.1.12 建筑设计宜采用建筑光伏一体化系统。

Ⅲ 热桥处理

7.1.13 建筑围护结构设计时,应进行消除或削弱热桥的专项设计,围护结构保温层应连续。

7.1.14 外墙热桥处理应符合下列规定:

    1 结构性悬挑、延伸等宜采用与主体结构部分断开的方式。

    2 外墙保温为单层保温时,应采用锁扣方式连接;为双层保温时,应采用错缝粘结方式。

    3 墙角处宜采用成型保温构件。

    4 保温层采用锚栓时,应采用断热桥锚栓固定。

    5 应避免在外墙上固定导轨、龙骨、支架等可能导致热桥的部件。确需固定时,应在外墙上预埋断热桥的锚固件,并宜采用减少接触面积、增加隔热间层及使用非金属材料等措施降低传热损失。

    6 穿墙管预留孔洞直径宜大于管径100mm以上。墙体结构或套管与管道之间应填充保温材料。

7.1.15 外门窗及其遮阳设施热桥处理应符合下列规定:

    1 外门窗安装方式应根据墙体的构造方式进行优化设计。当墙体采用外保温系统时,外门窗可采用整体外挂式安装,门窗框内表面宜与基层墙体外表面齐平,门窗位于外墙外保温层内。装配式夹心保温外墙,外门窗宜采用内嵌式安装方式。外门窗与基层墙体的连接件应采用阻断热桥的处理措施。

    2 外门窗外表面与基层墙体的连接处宜采用防水透汽材料密封,门窗内表面与基层墙体的连接处应采用气密性材料密封。

    3 窗户外遮阳设计应与主体建筑结构可靠连接,连接件与基层墙体之间应采取阻断热桥的处理措施。

7.1.16 屋面热桥处理应符合下列规定:

    1 屋面保温层应与外墙的保温层连续,不得出现结构性热桥;当采用分层保温材料时,应分层错缝铺贴,各层之间应有粘结。

    2 屋面保温层靠近室外一侧应设置防水层;屋面结构层上,保温层下应设置隔汽层;屋面隔汽层设计及排气构造设计应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345的规定。

    3 女儿墙等突出屋面的结构体,其保温层应与屋面、墙面保温层连续,不得出现结构性热桥。女儿墙、土建风道出风口等薄弱环节,宜设置金属盖板,以提高其耐久性,金属盖板与结构连接部位,应采取避免热桥的措施。

    4 穿屋面管道的预留洞口宜大于管道外径100mm以上。伸出屋面外的管道应设置套管进行保护,套管与管道间应填充保温材料。

    5 落水管的预留洞口宜大于管道外径100mm以上,落水管与女儿墙之间的空隙宜使用发泡聚氨酯进行填充。

7.1.17 地下室和地面热桥处理应符合下列规定:

    1 地下室外墙外侧保温层应与地上部分保温层连续,并应采用吸水率低的保温材料;地下室外墙外侧保温层应延伸到地下冻土层以下,或完全包裹住地下结构部分;地下室外墙外侧保温层内部和外部宜分别设置一道防水层,防水层应延伸至室外地面以上适当距离。

    2 无地下室时,地面保温与外墙保温应连续、无热桥。

Ⅳ 建筑气密性

7.1.18 建筑围护结构气密层应连续并包围整个外围护结构,建筑设计施工图中应明确标注气密层的位置。

7.1.19 围护结构设计时,应进行气密性专项设计。

7.1.20 建筑设计应选用气密性等级高的外门窗,外门窗与门窗洞口之间的缝隙应做气密性处理。

7.1.21 气密层设计应依托密闭的围护结构层,并应选择适用的气密性材料。

7.1.22 围护结构洞口、电线盒、管线贯穿处等易发生气密性问题的部位应进行节点设计,并应对气密性措施进行详细说明;穿透气密层的电力管线等宜采用预埋穿线管等方式,不应采用桥架敷设方式。

7.1.23 不同围护结构的交界处以及排风等设备与围护结构交界处应进行密封节点设计,并应对气密性措施进行详细说明。

Ⅴ 供热供冷系统

7.1.24 供热供冷系统冷热源选择时,应综合经济技术因素进行性能参数优化和方案比选,并宜符合下列规定:

    1 严寒地区采用分散供暖时,可采用燃气供暖炉;采用集中供暖时,宜以地源热泵、工业余热或生物质锅炉为热源,并采用低温供暖方式。

    2 寒冷地区、夏热冬冷地区宜采用地源热泵或空气源热泵。

    3 夏热冬暖地区宜采用磁悬浮机组等更高能效的供冷设备。

7.1.25 供热供冷系统设计应符合下列规定:

    1 应优先选用高能效等级的产品,并应提高系统能效;

    2 应有利于直接或间接利用自然冷源;

    3 应考虑多能互补集成优化;

    4 应根据建筑负荷灵活调节;

    5 应优先利用可再生能源;

    6 应兼顾生活热水需求。

7.1.26 循环水泵、通风机等用能设备应采用变频调速。

7.1.27 应根据建筑冷热负荷特征,优化确定新风再热方案或采取适宜的除湿技术措施。

Ⅵ 新风热回收及通风系统

7.1.28 应设置新风热回收系统,新风热回收系统设计应考虑全年运行的合理性及可靠性。

7.1.29 新风热回收装置类型应结合其节能效果和经济性综合考虑确定,设计时应采用高效热回收装置。

7.1.30 新风热回收系统宜设置低阻高效的空气净化装置。

7.1.31 严寒和寒冷地区新风热回收系统应采取防冻及防结霜措施。

7.1.32 居住建筑新风系统宜分户独立设置,并应按用户需求供应新风量。

7.1.33 新风系统宜设置新风旁通管,当室外温湿度适宜时,新风可不经过热回收装置直接进入室内。

7.1.34 与室外连通的新风、排风和补风管路上均应设置保温密闭型电动风阀,并应与系统联动。

7.1.35 居住建筑厨房宜设置独立补风系统,并应符合下列规定:

    1 补风宜从室外直接引入,补风管道应保温,并应在入口处设保温密闭型电动风阀,且电动风阀应与排油烟机联动;

    2 补风口应尽可能设置在灶台附近。

Ⅶ 照明与电梯

7.1.36 应选择高效节能光源和灯具,并宜选择LED光源。

7.1.37 电梯系统应采用节能的控制及拖动系统,并应符合下列规定:

    1 当设有两台及以上电梯集中排列时,应具备群控功能;

    2 电梯无外部召唤,且电梯轿厢内一段时间无预设指令时,应自动关闭轿厢照明及风扇;

    3 宜采用变频调速拖动方式,高层建筑电梯系统可采用能量回馈装置。

Ⅷ 监测与控制

7.1.38 应设置室内环境质量和建筑能耗监测系统,对建筑室内环境关键参数和建筑分类分项能耗进行监测和记录,并应符合下列规定:

    1 公共建筑应按用能核算单位和用能系统,以及用冷、用热、用电等不同用能形式,进行分类分项计量;居住建筑应对公共部分的主要用能系统进行分类分项计量,并宜对典型户的供暖供冷、生活热水、照明及插座的能耗进行分项计量,计量户数不宜少于同类型总户数的2%,且不少于5户。

    2 应对建筑主要功能空间的室内环境进行监测。对于公共建筑,宜分层、分朝向、分类型进行监测;对于居住建筑,宜对典型户的室内环境进行监测,计量户数不宜少于同类型总户数的2%,且不少于5户。

    3 当采用可再生能源时,应对其单独进行计量。

    4 应对数据中心、食堂、开水间等特殊用能单位进行独立计量。

    5 应对冷热源、输配系统、照明系统等关键用能设备或系统能耗进行重点计量。

    6 宜对室外温湿度、太阳辐照度等气象参数进行监测。

    7 宜对公共建筑使用人数进行统计。

7.1.39 应设置楼宇自控系统。楼宇自控系统应根据末端用冷、用热、用水等使用需求,自动调节主要供应设备和系统的运行工况。

7.1.40 建筑照明应采用智能照明控制系统。

7.1.41 节能控制宜以主要房间或功能区域为控制单元,实现暖通空调、照明和遮阳的整体集成和优化控制,并宜具有下列功能:

    1 在一个系统内集成并收集温度、湿度、空气质量、照度、人体在室信息等与室内环境控制相关的物理量;

    2 包含房间的遮阳控制、照明控制、供冷、供热和新风末端设备控制,相互之间优化联动控制;

    3 在满足室内环境参数需求的前提下,以降低房间综合能耗为目的,自动确定房间控制模式,或根据用户指令执行不同的空间场景模式控制方案。

7.1.42 当有多种能源供给时,应根据系统能效对比等因素进行优化控制。采用可再生能源系统时,应优先利用可再生能源。

7.1.43 新风机组的运行控制应符合下列规定:

    1 宜根据室内二氧化碳浓度变化,实现相应的设备启停、风机转速及新风阀开度调节;

    2 宜设置压差传感器检测过滤器压差变化;

    3 宜根据最小经济温差(焓差)控制新风热回收装置的旁通阀,或联动外窗开启进行自然通风;

    4 严寒和寒冷地区的新风热回收装置应具备防冻保护功能;

    5 宜提供触摸屏、移动端操作软件等便捷的人机界面。


条文说明

Ⅰ 性能化设计方法

7.1.1 近零能耗建筑设计是以最大限度降低建筑能源消耗为目标,在建造成本、工期、技术可行性、持有成本、建筑耐久性、设计建造水平等约束下,进行优化决策的设计过程。
    近零能耗建筑设计应以目标为导向,以“被动优先,主动优化”为原则,结合不同地区气候、环境、人文特征,根据具体建筑使用功能要求,采用性能化的设计方法,因地制宜地制订近能耗建筑技术策略。
    区别于传统建筑节能的指令性(规定性)设计方法,近零能耗建筑应采用性能化设计方法。面向建筑性能总体指标要求,综合比选不同的建筑方案和关键部品的性能参数,通过不同组合方案的优化比选,制订适合具体项目的针对性技术路线,实现全局最优。
    性能化设计与指令式设计的差异见表2。
    性能化设计强调协同设计的组织形式。传统设计组织默认以建筑师作为总协调人,作为与开发单位进行项目沟通的主要渠道,结构、暖通、给水排水、电气、景观等专业分工合作。与传统方式不同的是,协同设计明确设计协调人,对设计进程进行总体协调,建筑及各专业、成本管理、开发单位、建设单位等各方形成协同设计工作小组,对项目进行全面把控。工作小组成员由其代表的工作团队进行支持。在协同设计小组外,应由使用者代表、社区代表、政府代表、分系统分包商、物业运营人员代表、供应商、房地产经纪公司、绿色建筑专家、建筑模拟专家等相关方组成小组,共享项目设计进度信息,提供设计相关信息输入和反馈。
7.1.2 性能化设计方法应贯穿近零能耗建筑设计的全过程。性能化设计方法的核心是以性能目标为导向的定量化设计分析与优化。建筑的关键性能参数选取基于性能定量分析结果,而不是从规范中直接选取。
    为实现近零能耗目标,建筑师应以气候特征为引导进行建筑方案设计。在设计前充分了解当地的气象条件、自然资源、生活居住习惯等,借鉴传统建筑的被动式措施,根据不同地区的特点进行建筑平面总体布局、朝向、体形系数、开窗形式、采光遮阳、室内空间布局等适应性设计;在此基础上,通过性能化设计方法优化围护结构保温、隔热、遮阳等关键性能参数,最大限度地降低建筑供暖供冷需求;结合不同的机电系统方案、可再生能源应用方案和设计运行与控制策略等,将设计方案和关键性能参数带入能耗模拟分析软件,定量分析是否满足预先设定的近零能耗目标以及其他技术经济目标,根据计算结果,不断修改、优化设计策略和设计参数等,循环迭代,最终确定满足性能目标的设计方案。能效指标计算方法应符合本标准附录A的规定。
    性能化设计方法框图如图1所示。
7.1.3 近零能耗建筑的性能化设计是与建筑设计流程相协调的,本条重点明确了性能化设计的流程,其中定量化设计分析与优化是其主要内容。
7.1.4 不同于传统设计方法,性能化设计方法以定量分析为基础,再通过关键指标参数的敏感性分析,获得对于不同设计策略的定量评价,对关键参数取值进行寻优,确定满足项目技术经济目标的优选方案。
    关键参数对建筑负荷和能耗的敏感性分析是指在某项参数指标取值变化时,分析其变化对建筑负荷和能耗的定量影响。被动式设计的建筑关键参数包括:窗墙比、保温性能与厚度参数、遮阳性能参数、外窗导热性能和透光性能参数等;主动式设计的设备关键参数包括:热回收装置效率、冷热源设备效率、可再生能源设备性能参数等。对于不同建筑形式和功能,不同参数对建筑负荷和能耗的影响大小也不同。通过对关键参数的定量敏感性分析,可以有效协助建筑设计关键参数的选取。敏感性分析也是进一步进行全寿命期技术经济定量分析的基础。
    对于简单项目或常规项目,可基于设计师的经验、专家咨询等,选取满足目标要求、可能性较大的多个方案,通过进行技术经济比选确定较优方案。对于复杂项目或非常规项目,当相关参数维度增加后,技术方案的组合方式也很多,通过设计师及专家经验很难获得所需要的最优方案。这时宜采用优化设计软件,使用多参数优化算法,自动寻优选取方案。建筑方案和技术策略评价时,要考虑建筑全寿命期成本,综合平衡初投资和运行费用及其他外部效益。

Ⅱ 规划与建筑方案设计

7.1.5 城市及建筑群的规划设计与建筑节能关系密切。近零能耗建筑设计首先要从规划阶段开始,在城市规划时,通过控制建筑密度、区域微气候营造等角度创造近零能耗建筑发展的前提条件;在建筑群规划时,应考虑如何利用自然能源,冬季多获得热量和减少热损失,夏季少获得热量并加强通风。具体来说,要在冬季控制建筑遮挡以加强日照得热,并通过建筑群空间布局分析,营造适宜的风环境,降低冬季冷风渗透;夏季增强自然通风,通过景观设计,减少热岛效应,降低夏季新风负荷,提高空调设备效率。通常来说,建筑主朝向应为南北朝向,有利于冬季得热及夏季隔热,有利于自然通风。主入口避开冬季主导风向,可有效降低冷风对建筑的影响。

7.1.6 近零能耗建筑应遵循“被动优先”的设计原则,通过建筑设计手段降低建筑能耗,然后采用主动节能技术进行优化补充。在很多情况下,通过被动式建筑设计降低建筑能耗具有一次性的特点,与采用主动节能技术相比,不需要考虑设备效率下降、调试使用不当、设计工况与实际工况偏离等常见问题。
    充分运用被动式建筑设计手段进行初步设计方案是定量分析的基础,只有在通过因地制宜地分析,以“被动优先,主动优化”为原则,结合不同地区气候、环境、人文特征,根据具体建筑使用功能要求,充分利用自然通风、天然采光、太阳得热,控制体形系数和窗墙比等,才能为后续定量分析优化打下坚实的基础,为最终获得最优设计策略提供依据。
7.1.7 建筑体形系数是指建筑的外表面积和外表面积所包围的体积之比。体形系数越小,单位建筑面积对应的外表面积越小,外围护结构的传热损失越少,从降低能耗角度出发,应根据建筑特点将体形系数控制在合适的水平上。
    窗墙面积比既是影响建筑能耗的重要因素,也受到建筑日照、采光、自然通风等满足室内环境要求的制约。外窗和屋顶透光部分的传热系数远大于外墙,窗墙面积比越大,外窗在外墙面上的面积比例越高,越不利于建筑节能。不同朝向的开窗面积,对于不同因素的影响不同,因此在近零能耗建筑设计时,应考虑外窗朝向的不同对窗墙比的要求。一般来说,近零能耗建筑的各朝向窗墙面积比不宜超过节能设计标准规定的限值要求。
7.1.8 近零能耗建筑保温隔热要求远超过一般建筑的要求,以北方地区薄抹灰外保温系统为例,保温层厚度增加,会带来粘贴的可靠性及耐久性及外饰面选择受限等问题;同时会占据较多的有效室内使用面积。因此,应优先选用高性能保温隔热材料,并在同类产品中选用质量和性能指标优秀的产品,降低保温隔热层厚度。对屋面保温隔热材料,除满足更高性能外,保温材料应具有较低的吸水率和吸湿率,上人屋面应根据设计荷载选择满足抗压强度或压缩强度的保温材料。
    近零能耗建筑应选择保温隔热性能较好的外窗系统。外窗是影响近零能耗建筑节能效果的关键部件,其影响能耗的性能参数主要包括传热系数(K值)、太阳得热系数(SHGC值)以及气密性能。影响外窗节能性能的主要因素有玻璃层数、Low-E膜层、填充气体、边部密封、型材材质、截面设计及开启方式等。应结合建筑功能和使用特点,通过性能化设计方法进行外窗系统的优化设计和选择。高性能的建筑保温隔热系统及门窗系统选择时可参考本标准附录C和附录D。
7.1.9 夏季过多的太阳得热会导致冷负荷上升,因此外窗应考虑采取遮阳措施。遮阳设计应根据房间的使用要求以及窗口所在朝向综合考虑。可采用可调或固定等遮阳措施,也可采用可调节太阳得热系数(SHGC)的调光玻璃进行遮阳。可调节外遮阳表面吸收的太阳得热,不会像内遮阳或中置遮阳一样传入室内,并且可根据太阳高度角和室外天气情况调整遮阳角度,从遮阳性能来看,是最适合近零能耗建筑的遮阳形式。
    固定遮阳是将建筑的天然采光、遮阳与建筑融为一体的外遮阳系统。设计固定遮阳时应综合考虑建筑所处地理纬度、朝向,太阳高度角和太阳方向角及遮阳时间。水平固定外遮阳挑出长度应满足夏季太阳不直接照射到室内,且不影响冬季日照。在设置固定遮阳板时,可考虑同时利用遮阳板反射自然光到大进深的室内,改善室内采光效果。
    除固定遮阳外,也可结合建筑立面设计,采用自然遮阳措施。非高层建筑宜结合景观设计,利用树木形成自然遮阳,降低夏季辐射热负荷。
    南向宜采用可调节外遮阳、可调节中置遮阳或水平固定外遮阳的方式。东向和西向宜采用可调节外遮阳设施,或采用垂直方向起降遮阳百叶帘,不宜设置水平遮阳板。设置中置遮阳时,应尽量增加遮阳百叶以及相关附件与外窗玻璃之间的距离。
    选用外遮阳系统时,宜根据房间的功能采用可调节光线或全部封闭的遮阳产品。公共建筑推荐采用可调节光线的遮阳产品,居住建筑宜采用卷闸窗、可调节百叶等遮阳产品。
7.1.10 建筑进深对建筑照明能耗影响较大,对于进深较大的房间,应通过采光中庭和采光竖井的设计,引入自然光。此外,可考虑利用光导管、导光光纤等导光设施引入自然光,减少照明光源的使用,降低照明能耗。
7.1.11 采用下沉广场(庭院)、天窗、光导管系统等,可改善地下车库等地下空间的采光,减少照明光源的使用,降低照明能耗。
7.1.12 近零能耗建筑设计时,宜结合建筑立面及屋顶造型效果,设置单晶硅、多晶硅、薄膜等多种光伏组件,充分利用太阳能资源。

Ⅲ 热桥处理

7.1.13 在近零能耗建筑节能设计时必须对围护结构热桥进行处理。近零能耗建筑中的热桥影响占比远远超过普通节能建筑,因此热桥处理是实现建筑超低能耗目标的关键因素之一。
    热桥专项设计是指对围护结构中潜在的热桥构造进行加强保温隔热以降低热流通量的设计工作,热桥专项设计应遵循下列规则:
    1 避让规则:尽可能不破坏或穿透外围护结构;
    2 击穿规则:当管线需要穿过外围护结构时,应保证穿透处保温连续、密实无空洞;
    3 连接规则:在建筑部件连接处,保温层应连续无间隙;
    4 几何规则:避免几何结构的变化,减少散热面积。
7.1.14 锚栓相对保温层导热系数更大,热桥效应明显,应采用保温材料进行断热处理,可按图2设计。
    以最常见的悬挑空调板为例,空调板需要保证与主体墙的连接力学性能,因此一般采用非保温性能的连接件连接,这就需要近零能耗建筑在设计时充分考虑连接处的断热桥处理,可按图3设计。
    穿墙管是外墙的一个热工薄弱环节,容易造成较大的热桥效应和较差的气密性结果,穿墙风管可按图4设计。
7.1.15 外遮阳需要可靠连接的同时也成为破坏窗墙结合部保温构造的潜在危险因素之一,因此外遮阳的设计必须与外墙和外窗的节能设计联合起来。活动外遮阳侧口可按图5设计。
7.1.16 屋面保温做法可按图6设计。女儿墙保温做法可按图7设计。排气管出屋面可按图8设计。落水管可按图9设计。



7.1.17 地下室顶板保温构造做法可按图10~图12设计。


Ⅳ 建筑气密性

7.1.18 建筑气密性是影响建筑供暖能耗和供冷能耗的重要因素,对实现近零能耗目标来说,由于其极低的能效指标,由单纯围护结构传热导致的能耗已较小,这种条件下造成气密性对能耗的比例大幅提升,因此建筑气密性能更为重要。良好的气密性可以减少冬季冷风渗透,降低夏季非受控通风导致的供冷需求增加,避免湿气侵入造成的建筑发霉、结露等损坏,减少室外噪声和室外空气污染等不良因素对室内环境的影响,提高居住者的生活品质。建筑围护结构气密层应连续并包围整个外围护结构,如图13所示。
7.1.20 对近零能耗建筑来说,在正常的设计和施工条件下,外门窗的气密性对建筑整体的气密性影响较大,做好外门窗的气密性是实现建筑整体气密性目标的基础之一。
7.1.22 围护结构洞口、电线盒和管线贯穿处等部位不仅仅是容易产生热桥的部位,同时也是容易产生空气渗透的部位,其气密性的节点设计应配合产品和安装方式进行设计和施工。电线盒气密性处理可按图14设计。

Ⅴ 供热供冷系统

7.1.24 供热供冷系统选择对能耗和投资有显著影响。系统优化是一个多变量的非线性规划问题,具有多目标、多准则的特性,需要对冷热源类型和与其搭配的末端组合进行综合评判。因此,需要充分考虑各类适用系统的性能和投资的相互制约关系,依据所选取的判断准则,综合分析各影响因素间的相对关系,进行供暖供冷系统方案比选。可供的优选方法包括方案比较法、灰色物元法、层次分析法等。具体比选时应以仿真分析为手段,获取全工况、变负荷下的预期能效指标,考虑初投资、全寿命期运行费用、环境影响、操作管理难易程度等多方面因素。
    随着建筑冷热源系统输入能量变小,从集中系统转向更为灵活的分散系统形式,更有利于分区调节和降低运行能耗。
    应对供热供冷系统进行性能参数优化设计,性能参数优化可包括冷热源机组的性能系数、输配和末端系统形式、热回收机组的热回收效率等关键影响因素。在能源需求一定的情况下,需要平衡好机组性能系数提高带来的系统初投资和能耗及运行费用节约的关系,根据经济性评价原则,指导系统最优设计。
    从技术适应性出发,本条给出了不同气候区的典型供冷供热推荐系统,供设计人员参考使用。
7.1.25 采用高能效等级设备产品有很好的节能效果,机组能效等级不宜低于本标准建议值。另外关注设备能效的同时,需要注意提高系统能效,实现真正的节能。
    系统设计时应考虑利用自然冷源,进一步降低近零能耗的供冷供热量。如在合适条件下,利用室外冷空气或地下冷水满足室内供冷需求。
    为加强能源梯级利用,更好地利用能源品位,宜按不同资源条件和用能对象建设一体化集成系统,实现多能源协同供应和综合梯级利用,实现太阳能、热泵与常规能源系统的集成及优化运行。
    如采用天然气热电联供相比于直接燃烧供热有更高的综合能源效率,以及基于可再生能源或低品位热源的“低温供热、高温供冷”的高效供能方式等。
    供热供冷系统应优先利用可再生能源,减少化石能源的使用。可再生能源主要包括太阳能、地源热泵及空气源热泵等。除满足供热和新风处理要求外,应优先采用太阳能热水系统,满足供热或生活热水需求。采用太阳能光伏系统,可直接进一步降低建筑能源消耗。
7.1.26 建筑暖通空调系统的负荷变化幅度较大,满负荷运行时间占比不高,进行变负荷调节时往往为变速调节,而各种变速调节形式中,变频调速的节能效果最佳。目前适应各种电机形式变频调速技术已经较为成熟且成本逐渐降低,投资增量回收期大多低于4年,具有较高的经济性。另外变频调速还具有启动方便、延长设备寿命、运行噪声低等附加收益。
7.1.27 应根据建筑冷热负荷特征,对其新风再热和除湿问题进行专项设计,选取更节能的技术方案及措施。近零能耗建筑热湿比出现变化,采用传统冷冻除湿方法进行新风处理,可能导致送风温度过低,需要对新风进行再热处理,因而导致能耗增加,因此需要优化确定。除冷冻除湿外,还包括液体除湿、固体吸附式除湿、转轮除湿和膜法除湿等方式。

Ⅵ 新风热回收及通风系统

7.1.28 设置高效新风热回收系统,不仅能够满足室内新风量供应要求,而且通过回收利用排风中的能量降低建筑供暖供冷需求及系统容量,实现建筑近零能耗目标,这是近零能耗建筑的主要特征之一。通过其良好的围护结构及气密性等设计,可有效降低建筑的冷热负荷及全年能耗。冬季供暖时依靠建筑内的被动得热,其供暖需求可进一步降低,这使得仅仅使用高效新风热回收系统,不用或少用辅助供暖系统成为可能。
    高效新风热回收系统通过排风和新风之间的能量交换,回收利用排风中的能量,进一步降低供暖供冷需求,是实现近零能耗目标的必要技术措施。
    新风机组能量回收系统设计时,应进行经济技术分析,选取合理技术方案。新风机组设置旁通模式,可实现当室外空气温度低于室内温度时,直接利用新风系统进行通风满足室内供冷需求。
    工程应用中对卫生间排风有回收后排放和直接排放两种方式,设计时应根据卫生间排风的使用时间、对节能的量化分析和热回收装置结构特点,综合考虑确定。
7.1.29 新风热回收装置按换热类型分为全热回收型和显热回收型两类。由于能量回收原理和结构不同,有板式、转轮式、热管式和溶液吸收式等多种形式。设计时应选用高热回收效率的装置。
    夏热冬冷和夏热冬暖地区夏季室外空气相对湿度和焓差大,选用全热回收装置与显热回收相比具有更好的节能效果;严寒和寒冷地区,全热回收装置同显热回收装置节能效果相当,显热回收具有更好的经济性,但全热回收装置有利于降低冬季结霜的风险,并有助于夏季室内湿度控制。因此热回收装置的类型应根据地区气候特点,结合工程的具体情况综合考虑确定。新风热回收效率不应低于本标准的技术指标要求。
7.1.30 随着人们对细颗粒物(PM2.5)影响人体健康认识的逐渐深入,室内细颗粒物(PM2.5)浓度已成为室内环境质量的重要指标之一。对于建筑中人员长期停留的房间,参考世界卫生组织第三个过渡期目标值,室内PM2.5浓度24h平均值不宜超过37.5μg/m³,这与欧美现行室内空气品质要求的限值相当。在室外空气质量不理想时,在新风热回收系统设置低阻高效的空气净化装置,不仅为室内提供更加洁净的新鲜空气,也可有效地降低室外污染天气对室内空气品质的影响;同时也可减缓热回收装置因积尘造成的换热效率下降。空气效化效率应满足本标准第6.2.9条的要求。
7.1.31 严寒和寒冷地区应采取防冻保护及防结霜措施,当新风温度过低时,热交换装置容易出现冷凝水结冰或结霜,堵塞蓄热体气流通道或者阻碍蓄热体旋转,影响热回收效果。可安装温度传感器,当进风温度低于限定值时,启动预加热装置、降低转轮转速或开启旁通阀门。
7.1.32 居住建筑新风系统宜分户独立设置且可调控,通过监测室内二氧化碳浓度或颗粒物浓度指标,按用户需求进行供应。设计中也可以根据户型面积、房屋产权及管理形式进行合理设计。
7.1.33 只有减少的新风处理能耗低于自身运行能耗时,新风热回收装置才经济节能。设置旁通管,可以根据最小经济温差(焓差)控制新风热回收装置的开启,降低能耗。
7.1.34 新风热回收、排油烟机等机组未开启时,与室外连通的风管上设置的保温密闭型电动风阀应关闭严密,不得漏风。
7.1.35 建筑节能不应降低人体舒适度要求。厨房在做饭时间会产生大量的油烟和水蒸气,且瞬时通风量大,应设立独立的排油烟补风系统,降低厨房排油烟导致的冷热负荷。设置独立补风系统时,补风引入口应设保温密闭型电动风阀,且电动风阀应与排油烟机联动。厨房宜安装闭门器,避免厨房通风影响其他房间的气流组织和送排风平衡。
    设计中应对补风管道尺寸进行校核,避免补风口流速过高造成的噪声问题。补风管道应保温,防止结露。补风口尽可能设置在灶台附近,缩短补风距离。补风系统不应影响油烟排放效果。

Ⅶ 照明与电梯

7.1.36 LED照明光源近年来发展迅速,是发光效率最高的照明光源之一,是适宜近零能耗建筑的高效节能光源。当选用LED光源时,其性能稳定性、一致性方面应满足相关标准的要求。此外,在降低照明能耗的同时,应保障视觉健康,光源颜色的选取应满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034的要求。
7.1.37 电梯能耗是建筑能耗的主要组成部分。选择电梯时,应合理确定电梯的型号、台数、配置方案、运行速度、信号控制和管理方案,提高运行效率。当两台及以上电梯集中设置时,应具备群控功能,优化减少轿厢行程。当电梯无外部召唤时,且电梯轿厢内一段时间无预设指令时,应自动关闭轿厢照明及风扇,降低轿厢待机能耗。采用变频调速拖动以及能耗回馈装置,可进一步降低电梯能耗,从经济效益上考虑,推荐在楼层较高、梯速较高、电梯使用频次高的近零能耗建筑中使用。

Ⅷ 监测与控制

7.1.38 为分析建筑各项能耗水平和能耗结构是否合理,监测关键用能设备能耗和效率,及时发现问题并提出改进措施,以实现建筑的近零能耗目标,需要在系统设计时考虑建筑内各能耗环节均实现独立分项计量。在设置能耗计量系统时,应充分考虑建筑功能、空间、用能结算考核单位和特殊用能单位,并对不同系统、关键用能设备等进行独立计量。
    对于居住建筑的户内计量,常规设计每户设置的分户计费电能表只能实现该户总耗电量的计量。为进一步统计近零能耗建筑的实际能耗情况,为后续优化近零能耗建筑运行,评估近零能耗建筑实际使用效果,提供基础数据,建议对于典型户型的照明、空调、插座等项能耗进行分项计量。为兼顾增量成本和样本数量,计量户数不宜少于同类型总户数的2%,且不少于5户。
    建筑的低能耗必须在保障建筑的基本功能和舒适健康的室内环境的前提下实现,因此应针对公共建筑和居住建筑的不同性质,设置室内环境监测系统,对温度、湿度、二氧化碳等关键室内环境指标进行监测和记录。室内环境监测系统应对室内主要功能空间进行监测,当室内房间较多时,可分层、分朝向、分类型进行监测,每层每个朝向的各类型房间,宜至少选取一个进行监测,监测数据应能上传到管理平台。
    为对建筑实际使用过程中的气象条件、人员数量、使用方式等因素进行分析并与设计工况进行对比,以发现系统问题并进一步提升系统节能运行水平,宜对室外温湿度、太阳辐照度等气象参数进行计量,并宜对公共建筑使用人数进行统计。
    能耗和环境监测系统应具有分析管理功能,对建筑室内外环境和建筑各项能耗进行记录和分析,定期提供能耗账单和用能分析报告,通过对监测数据进行深入分析和挖掘,制定节能策略,充分发掘节能潜力。
7.1.39 楼宇自控系统可对建筑内的主要用能设备进行自动控制,是建筑节能的手段。
    近零能耗建筑楼宇自控系统应实现传感、执行、控制、管理等功能。传感、执行部分中应包含信息采集和现场执行等设备,根据系统要求实时收集现场数据,为系统内及系统间的协调运行提供数据基础;控制部分中的自动控制器,应能根据现场传感器获得的运行参数及管理系统提供的控制指令,实现对现场执行设备运行参数的自动计算,并将需求指令发送给现场执行设备;管理软件或设备应实现将不同功能的自控制系统集成,实现不同子系统间数据的综合共享,进行数据分析,提出优化策略。
    楼宇自控系统应能根据末端多种需求实时调节供应设备的使用时间及工况调节,延长设备使用寿命,提高系统运行效率,降低能源资源消耗。
7.1.40 近零能耗建筑应采用智能照明控制系统,实现照明系统的低能耗运行。智能照明控制系统中宜设置照度、人体存在等感应探测器,实现建筑照明的按需供给。针对走廊、楼梯间、门厅、电梯厅、卫生间、停车库等公共区域场所的照明,应优先选择就地感应控制和集中开关控制结合的方式。针对开放式办公空间、报告厅等场所照明多功能、多场景的要求,宜通过智能照明系统,实现照明设备根据室内功能需求及环境照度参数,按预设模式或优化控制计算结果,优化调节灯具亮度值。
7.1.41 近零能耗建筑需要更精细的节能控制,建筑供冷供暖、照明、遮阳、新风等系统之间应实现优化联动控制,以充分利用自然通风、天然采光、自然得热等被动式手段,尽可能降低建筑的运行能耗。
    传统控制系统往往由照明控制系统、空调控制系统、能耗监测系统、遮阳控制系统等多个单独的控制系统完成对各控制对象的独立控制,各子系统之间的信息交互通过上位系统信息交换完成,故障率高,实现效果差。
    近零能耗建筑宜以单个房间或使用时间功能相同的室内区域为控制对象,居住建筑包括卧室、起居室等;公共建筑包括独立办公室、开放式办公房间、会议室、报告厅、多功能厅等。通过将本地设备就地集成,优化联动,改善控制效果,最大限度地减少建筑用能需求。
7.1.43 由于近零能耗建筑具有密闭性较好的围护结构,当外窗关闭时,新风系统成为室内外空气的主要交换通道,新风系统的优化运行,对维持室内健康舒适环境,降低风机能耗和供冷供暖能耗有着重要的意义。
    根据室内二氧化碳浓度变化,进行相应的风机控制,是目前按需供应新风降低通风能耗的主要控制方式。欧洲标准《建筑选址室内空气质量、热环境、照明和声学的能量性能设计和评估用室内环境输入参数》EN 15215-2007中不同室内环境等级要求对应的室内二氧化碳控制值,如见表3所示。
    注:*室外二氧化碳浓度值一般为(350~450)ppm。
    参照欧洲标准EN 15215-2007,在我国近零能耗建筑中,对于人员密集场所二氧化碳的体积浓度控制可参照表4取值,其中参照其“优等”水平作为人员长期停留区域的要求,参照其“可接受”水平作为人员短期停留的区域要求。长期停留区域,指卧室、起居室、办公室、会议室等,人员短期停留区域指走廊、电梯厅、地下车库等人员短期停留的公共区域。
    严寒和寒冷地区应采取防冻保护措施,当新风温度过低时,热交换装置容易出现冷凝水结冰,堵塞蓄热体气流通道或者阻碍蓄热体旋转。可在排风侧安装温度传感器,当进风温度低于限定值时,启动预加热装置、降低转轮转速或开启旁通阀门。
    只有在热回收装置减少的新风空调处理能耗足以抵消热回收装置本身运行能耗及送、排风机增加的能耗时,运行热回收装置才是节能的。因此应采用最小经济温差(焓值)控制新风热回收装置。当夏季工况下室外新风的温度(焓值)低于室内设计工况,或者冬季工况下室外新风的温度(焓值)高于室内设计工况时,不启动热回收装置。新风系统宜与外窗进行联动控制,以最大限度利用自然通风,减少风机和空调能耗。

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