近零能耗建筑技术标准 GB/T51350-2019
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附录A 能效指标计算方法

A.1 一般规定

A.1.1 能效指标计算软件应具备下列功能:

    1 能计算围护结构(包括热桥部位)传热、太阳辐射得热、建筑内部得热、通风热损失四部分形成的负荷,计算中应能考虑建筑热惰性对负荷的影响;

    2 能计算10个以上的建筑分区;

    3 能计算建筑供暖、通风、空调、照明、生活热水、电梯系统的能耗和可再生能源系统的利用量及发电量;

    4 采用月平均动态计算方法;

    5 能计算新风热回收和气密性对建筑能耗的影响。

A.1.2 能效指标的计算应符合下列规定:

    1 气象参数应按现行行业标准《建筑节能气象参数标准》JGJ/T 346的规定选取。

    2 供暖年耗热量和供冷年耗冷量应包括围护结构的热损失和处理新风的热(或冷)需求;处理新风的热(冷)需求应扣除从排风中回收的热量(或冷量)。

    3 当室外温度≤28℃且相对湿度≤70%时,应利用自然通风,不计算建筑的供冷需求。

    4 供暖通风空调系统能耗计算时应能考虑部分负荷及间歇使用的影响。

    5 照明能耗的计算应考虑天然采光和自动控制的影响。

    6 应计算可再生能源利用量。

A.1.3 设计建筑能效指标计算参数设置应符合下列规定:

    1 建筑的形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能、建筑构造尺寸、建筑围护结构传热系数、做法、外窗(包括透光幕墙)太阳得热系数、窗墙面积比、屋面开窗面积应与建筑设计文件一致。

    2 建筑功能区除设计文件中已明确的非供暖和供冷区外,均应按设置供暖和供冷的区域计算;供暖和供冷系统运行时间应按表A.1.3-1设置。

    3 当设计建筑采用活动遮阳装置时,供暖季和供冷季的遮阳系数按表A.1.3-2确定。

    4 房间人员密度及在室率、电器设备功率密度及使用率、照明开启时间按表A.1.3-3设置,新风开启率按人员在室率计算。

    5 照明系统的照明功率密度值应与建筑设计文件一致。

    6 供暖、通风、空调、生活热水、电梯系统的系统形式和能效应与设计文件一致;生活热水系统的用水量应与设计文件一致,并应符合现行国家标准《民用建筑节水设计标准》GB 50555的规定。

    7 可再生能源系统形式及效率应与设计文件一致。

表A.1.3-1 建筑的日运行时间

表A.1.3-2 活动遮阳装置遮阳系数SC的取值

表A.1.3-3 不同类型房间人员、设备、照明内热设置

A.1.4 基准建筑能效指标计算参数设置应符合下列规定:

    1 建筑的形状、大小、内部的空间划分和使用功能、建筑构造、围护结构做法应与设计建筑一致。

    2 供冷和供暖系统的运行时间、室内温度、照明开关时间、电梯系统运行时间、房间人均占有的使用面积及在室率、人员新风量及新风机组运行时间表、电器设备功率密度及使用率应与设计建筑一致;照明功率密度值应按本标准表A.1.3-3确定。

    3 公共建筑的围护结构热工性能和冷热源性能应符合国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015的规定,居住建筑的围护结构热工性能和冷热源性能应符合行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2010、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2016、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75-2012的规定,未规定的围护结构热工性能和冷热源性能的相关参数应与设计建筑一致。

    4 应按设计建筑实际朝向建立基准建筑模型,并将建筑依次旋转90°、180°、270°,将四个不同方向的模型负荷计算结果的平均值作为基准建筑负荷。

    5 基准建筑无活动遮阳装置,其基准建筑窗墙面积比应按表A.1.4-1选取,对于表中未包含的建筑类型,基准建筑窗墙比应与设计建筑一致。

    6 基准建筑的供暖、供冷系统形式应按表A.1.4-2确定;基准建筑的生活热水系统形式和用水定额应与设计建筑一致,热源为燃气锅炉,其能效要求应与参照标准中供暖热源的要求一致。

    7 基准建筑的电梯系统形式、类型、台数、设计速度、额定载客人数应与设计建筑一致,电梯待机时的能量需求(输出)为200W,运行时的特定能量消耗为1.26mWh/(kg·m)。

表A.1.4-1 基准建筑窗墙面积比

表A.1.4-2 基准建筑供暖、供冷系统形式

A.1.5 建筑能耗综合值应按下式计算:

    式中:
    E——建筑能耗综合值,kWh/(㎡·a);

    EE——不含可再生能源发电的建筑能耗综合值,kWh/(㎡·a);

    A——住宅类建筑为套内使用面积,非住宅类为建筑面积,㎡;

    fi——i类型能源的能源换算系数,按本标准表A.1.11选取;

    Er,i——年本体产生的i类型可再生能源发电量,kWh;

    Erd,i——年周边产生的i类型可再生能源发电量,kWh。

A.1.6 不含可再生能源发电的建筑能耗综合值应按下式计算:

    式中:
    Eh——年供暖系统能源消耗,kWh;

    Ec——年供冷系统能源消耗,kWh;

    El——年照明系统能源消耗,kWh;

    Ew——年生活热水系统能源消耗,kWh;

    Ee——年电梯系统能源消耗,kWh。

A.1.7 可再生能源利用率应按下式计算:

    式中:
    REPp——可再生能源利用率,%;

    EPh——供暖系统中可再生能源利用量,kWh;

    EPc——供冷系统中可再生能源利用量,kWh;

    EPw——生活热水系统中可再生能源利用量,kWh;

    Qh——年供暖耗热量,kWh;

    Qc——年供冷耗冷量,kWh;

    Qw——年生活热水耗热量,kWh。

A.1.8 供暖系统中可再生能源利用量应按下列公式计算:

    式中:
    EPh,geo——地源热泵供暖系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPh,air——空气源热泵供暖系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPh,sol——太阳能热水供暖系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPh,bio——生物质供暖系统的年可再生能源利用量,kWh;

    Qh,geo——地源热泵系统的年供暖供热量,kWh;

    Qh,air——空气源热泵系统的年供暖供热量,kWh;

    Qh,sol——太阳能系统的年供暖供热量,kWh;

    Qh,bio——生物质供暖系统的年供暖供热量,kWh;

    Eh,geo——地源热泵机组年供暖耗电量,kWh;

    Eh,air——空气源热泵机组年供暖耗电量,kWh。

A.1.9 生活热水系统中可再生能源利用量应按下列公式计算:

    式中:
    EPw,geo——地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPw,air——空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPw,sol——太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量,kWh;

    EPw,bio——生物质生活热水系统的年可再生能源利用量,kWh;

    Qw,geo——地源热泵系统的年生活热水供热量,kWh;

    Qw,air——空气源热泵系统的年生活热水供热量,kWh;

    Qw,sol——太阳能系统的年生活热水供热量,kWh;

    Qw,bio——生物质生活热水系统的年生活热水供热量,kWh;

    Ew,geo——地源热泵机组供生活热水年耗电量,kWh;

    Ew,air——空气源热泵机组供生活热水年耗电量,kWh。

A.1.10 供冷系统中可再生能源利用量应按下列公式计算:

    式中:
    EPc,sol——太阳能供冷系统的年可再生能源利用量,kWh;

    Qc,sol——太阳能供冷系统的年供冷量,kWh。

A.1.11 能源换算系数应符合表A.1.11的规定。

表A.1.11 能源换算系数

A.2 居住建筑

A.2.1 居住建筑的能效指标应以建筑套内使用面积为基准。

A.2.2 建筑套内使用面积应符合下列规定:

    1 建筑套内使用面积应等于建筑套内设置供暖或空调设施的各功能空间的使用面积之和,包括卧室、起居室(厅)、餐厅、厨房、卫生间、过厅、过道、储藏室、壁柜、设供暖或空调设施的阳台等使用面积的总和。

    2 各功能空间的使用面积应等于各功能空间墙体内表面所围合的空间水平投影面积。

    3 跃层住宅中的套内楼梯应按其自然层数的使用面积总和计入套内使用面积。

    4 坡屋顶内设置供暖或空调设施的空间应列入套内使用面积。坡屋顶内屋面板下表面与楼板地面的净高低于1.2m的空间不计算套内使用面积;净高在1.2m~2.1m的空间应按1/2计算套内使用面积;净高超过2.1m的空间应全部计入套内使用面积。

    5 套内烟囱、通风道、管井等均不应计入套内使用面积。

A.3 公共建筑

A.3.1 建筑本体节能率计算时,设计建筑的建筑能耗综合值不应包括可再生能源发电量,并应按下式计算:

    式中:
    ηe——建筑本体节能率;

    EE——设计建筑不含可再生能源发电的建筑能耗综合值,kWh/㎡;

    ER——基准建筑的建筑能耗综合值,kWh/㎡。

A.3.2 建筑综合节能率计算应按下式计算:

    式中:
    ηp——建筑综合节能率;

    ED——设计建筑的建筑能耗综合值,kWh/㎡。


条文说明
A.1.1 《建筑能效-供暖和供冷需求、室内温度、潜热和显热负荷计算》(《Energy performance of buildings-Energy needs for heating and cooling, internal temperatures and sensible and latent heat loads》) ISO 52016 1:2017中提供了国际公认的能耗计算方法,包括逐时和逐月计算方法。在德国、英国、美国的建筑能效评价体系的实践中,表明采用月平均动态计算方法的计算精度已经满足建筑能效评价的需求,同时计算速度和计算效率都有较大的提升,一致性较好,可以较好地满足工程需要,因此本标准推荐采用其中的月平均动态计算方法。
A.1.3 表A.1.3-1中的节假日是指我国政府规定的法定假日,学校建筑还应包括寒假和暑假,其中暑假假期为7月15日至8月25日,寒假假期为1月15日至3月1日。
A.1.4 随着社会经济的快速发展,电梯的使用量急剧增长,电梯的能耗强度大,其能耗受使用时间影响较大。随着电梯技术,尤其是驱动技术的发展,除了大吨位货梯,永磁同步曳引机驱动的曳引电梯已经成为新装电梯的标准配置。电梯的能耗情况不仅与电梯自身的配置情况有关,而且还与建筑结构、电梯的数量和布局、建筑内客流情况以及电梯的调度情况有关,因此电梯的能耗计算复杂,准确计算需要建立能耗仿真模型等方式计算电梯的耗电量。电梯能耗的计算可参照国际标准《电梯、扶梯和自动人行道能效标准》(Energy performance of lifts,esaclators and moving walks) ISO/DIS 25745-2008中的计算方法。电梯在使用过程中,能量消耗主要体现在运行能耗和待机能耗两部分。VDI4707 Part1 电梯能效标准是国际上通用电梯能效标识系统,在我国商业电梯的招标文件中普遍参考该标准,我国检测机构已经依据该标准开展相关测试和认证工作。标准中待机的能量需求等级和运行时的能量需求等级见表9和表10。基准建筑的电梯能效等级按照《电梯能源效率》VDI4707中C级确定。

A.1.6~A.1.10 建筑中可再生能源系统形式多样,本标准规定了常用的可再生能源系统利用量的计算方法;其他可再生能源系统,如吸收式热泵、太阳能光电空调等可参照第A.1.7条的原则进行计算。可再生能源利用率计算公式中分子为建筑实际利用的可再生能源量。比如生物质锅炉,其可再生能源利用量应是生物质锅炉提供给建筑的有效供热量,而不是生物质锅炉消耗的生物质燃料的热量;同样,太阳能供热或供冷量也是指其有效供热或供冷量,而不是太阳能集热器的集热量。
    【算例】:某建筑A,年供暖耗热量为32kWh/(㎡·a),年供冷耗冷量为10.7kWh/(㎡·a),年生活热水热负荷为15.8kWh/(㎡·a)。供暖和供冷共用冷热源为地源热泵,地源热泵机组供暖电耗为10kWh/(㎡·a)、供冷电耗为2.7kWh/(㎡·a);生活热水采用太阳能热水系统,辅助热源为生物质锅炉,太阳能热水供热量为14.0kWh/(㎡·a);照明电耗为6kWh/(㎡·a),电梯能耗为4kWh/(㎡·a)。建筑本体光伏发电量为4kWh/(㎡·a),计算该建筑的可再生能源利用率。
    可再生能源利用率的计算过程:
A.1.11国际上通常采用一次能源来评价用能对环境的影响,一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源,主要包括原煤、原油、天然气、太阳能、生物质能等。例如美国的电力转换系数为3.15,德国的为2.5。但现阶段我国缺乏相关的一次能源换算数据,本标准以标准煤当量替代一次能源,即将不同类型的能源按照低位发热量和煤电机组供电煤耗换算到标准煤当量。
    表A.1.11中部分数据引自国家标准《综合能耗计算通则》GB/T 2589-2008;生物质能换算系数参考国外数据;电力能源换算系数采用发电煤耗法计算,电力折算数据来源于《能源发展“十三五”规划》中数据,煤电机组供电煤耗为0.318kgce/kWh。
    国际上电力折算成标准能源通常采用相应火电厂的等价热值计算。理由主要有:一是便于国际横向比较和历史对比;二是为了反映能源的自给程度,水电、核电和可再生能源都属于本国自产能源,用火电煤耗计算可直接反映本国能源的自给程度;三是反映能源工业的效率,一次能源中电力按当量热值计算无法反映发电过程的转换损失,使能源工业效率失真,而且水能、核能、风能、太阳能等发电过程中存在转换效率的问题,这些效率难以确定且计算复杂,所以国际上统一采用火电厂煤耗计算;四是反映电力能源的替代性,电力数量的变化可直接体现发电过程中消耗化石燃料的变化。原国家能源部和国家统计局于1991年曾委托北京水利电力经济研究所和中国科学院能源研究所专门作过研究,结论为在电力计算一次能源时应按火电厂煤耗计算。
    与此同时,随着我国可再生能源利用量的增加,电网供电量中火电发电量占比逐年下降,水电、核电、风电、光电等可再生能源的占比不断提升。例如2016年全部类型发电中,火电、水电、风电、核电占比分别为74.4%、17.8%、4.1%、3.6%,但有关部门尚未发布整体电网的电力能源换算系数,考虑到我国火力发电占比依然大于70%,因此本标准的能源换算系数按煤电机组供电煤耗计算。这一点在计算的过程中应予以注意。

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