2015年版(公共建筑節(jié)能設計標準〕的不足與修訂,公共建筑工程論文GB50189(公共建筑節(jié)能設計標準〕〔下面簡稱(標準〕〕是我們國家第一部針對公共建筑的節(jié)能專項標準，建立了從建筑室內熱環(huán)境到建筑熱工性能，再到暖通空調等用能系統(tǒng)的一套相對完好的公共建筑節(jié)能設計指標體系，對我們國家公共建筑節(jié)能工作起到了關鍵的指引作用。該(標準〕自2005年施行以來，我們國家建筑節(jié)能工作持續(xù)深切進入，新的建筑材料、新技術、新產品不斷涌現，以及我們國家面臨的能源形勢，都對(標準〕提出了新的要求。全面提升公共建筑的節(jié)能設計標準是本次修訂的基本要求，實現節(jié)能目的的同時還應知足室內環(huán)境質量及人們對室內舒適度日益提高的要求。除此之外，對公共建筑能效的提升還需要充分考慮我們國家不同氣候區(qū)的建筑特點、不同類型公共建筑的能耗特征、建筑節(jié)能技術的適宜性和經濟性以及相關產業(yè)的支撐能力。因而，怎樣兼顧上述要求合理確定修訂原則，全面提升公共建筑的節(jié)能水平，在經濟合理、技術可行的前提下，優(yōu)化、確定標準修訂的節(jié)能目的，是本次修訂的核心工作內容，對推動公共建筑節(jié)能工作及新型城鎮(zhèn)化建設的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。12005年版(標準〕存在的一些主要問題為了解2005年版(標準〕施行以來的問題和設計人員的需要及確定本次修訂工作的方向，在準備階段，修訂組分別于廣州、上海和北京召開了3次(標準〕修訂調查研討會，來自全國各地設計院、研究所、大專院校和生產企業(yè)的80余名業(yè)內專家結合各自工作體會，對2005年版(標準〕施行以來的情況和出現的問題進行了充分討論。對于本次修訂，專家集中提出了下面幾點建議。1.1重點條款分氣候區(qū)、分建筑規(guī)模進行規(guī)定我們國家地域遼闊，氣候多樣，經濟發(fā)展不平衡。作為一部可操作的國家標準，應該充分考慮氣候差異性和經濟發(fā)展程度差異性。從北到南供暖能耗在公共建筑全年能耗中所占比例逐步減小，而公共建筑空調能耗逐步增加。因而，在不同氣候區(qū)，圍護構造熱工性能對于全年建筑能耗的奉獻比例不同，空調系統(tǒng)對于全年建筑能耗的奉獻比例也有很大差異。2005年版(標準〕在圍護構造熱工性能參數的規(guī)定中，分氣候區(qū)給出差異性規(guī)定，很好地詮釋了氣候設計的原則。本次修訂應該繼續(xù)堅持這一思路，在空調系統(tǒng)能源系統(tǒng)性能的要求中同樣分氣候區(qū)進行規(guī)定。另一方面，大型公共建筑通常功能復雜，能耗構造復雜，單位面積能耗強度大，能耗總量大；而單體建筑面積較小的公共建筑往往功能單一、用能系統(tǒng)及能耗構成相對簡單。對不同體量的公共建筑規(guī)定一樣的設計方式方法和設計資料，往往給單體面積小的公共建筑的設計帶來大量煩瑣的計算。單體面積小的公共建筑總面積比例很小，在全國范圍公共建筑總能耗中占比低，因而，對其要求與大型公共建筑一樣的設計計算經過意義不大，且影響設計效率；對于臨時性建筑更是如此。本次修訂應該吸納抓大放小的思想，對公共建筑中的用能大戶增加要求，對單體面積小的公共建筑簡化要求。增加(標準〕的合理性和可操作性。1.22005年版(標準〕的后臺計算模型需改良公共建筑種類繁多、功能復雜，單一建筑內存在多種功能，用能特征復雜。2005年版(標準〕編制中后臺能耗計算的模型主要根據辦公建筑模型計算出各限值，應用于辦公建筑，準確性和科學性較好，但對于在公共建筑中同樣占比大的酒店、商場類建筑，應用中偏差較大。本次修訂需要對2005年版(標準〕編制的后臺計算模型加以改良，一是需要豐富模型中公共建筑的種類，使得(標準〕的各項技術指標能夠代表更廣泛的建筑類別；二是需要通過統(tǒng)計調研明確各類型公共建筑在全國范圍內的面積占比情況，使得(標準〕的計算模型能夠真實反映我們國家公共建筑的整體情況。1.3減少圍護構造熱工性能權衡判定規(guī)定的漏洞2005年版(標準〕中允許當圍護構造熱工性能參數不能到達限值規(guī)定時，通過權衡判定的計算方式方法判別建筑整體熱工性能能否符合標準的要求。這是一種性能化的評價方式方法，相對于核查圍護構造各部位熱工性能限值的規(guī)定方式，權衡判定通道愈加靈敏，允許性能薄弱的部位被性能好于標準要求的部位彌補，總體到達要求即算合規(guī)，為設計的多樣性打開了一條通道。但由于2005年版(標準〕條文的規(guī)定不夠細致，在施行經過中暴露了一些問題，有時甚至成為鉆空子的渠道。這些問題集中具體表現出在下面幾方面。1〕對方式方法本身和計算參數的理解存在差異圍護構造性能化評價方式方法對建筑模型各參數的規(guī)定不夠詳細，參數及運行策略怎樣設置也不明確，導致不同設計人員對建筑參數的理解不同，造成計算結果的差異。同時，2005年版(標準〕未對施行圍護構造權衡判定的設計項目提出熱工性能限值要求的門檻值,也就是講任何不知足標準圍護構造限值要求的建筑均可能通過權衡判定的計算調整到合規(guī)，這顯然不合理。2〕計算軟件之間存在差異2005年版(標準〕規(guī)定權衡判定以建筑能耗模擬軟件為計算工具，但未對軟件的詳細功能和類型進行明確要求。軟件內置參數和用戶輸入的參數沒有規(guī)范、統(tǒng)一，造成同一設計項目使用不同軟件得到的計算結果不一致；甚至同一設計項目使用一樣計算軟件，不同設計人員可以能計算得到不同結果，很大程度上影響了權衡判定的可靠性。3〕最終比擬的物理量不夠明確2005年版(標準〕規(guī)定圍護構造熱工性能的權衡判定最終比擬的是參照建筑和實際建筑的供暖和空調能耗，但(標準〕中未給出設備效率值，因而實際應用中往往比擬的是建筑耗熱量和除熱量。這種情況下，將建筑冷熱負荷的絕對值相加作為比擬根據，物理意義不明確，也不合理。1.42005年版(標準〕的覆蓋面需完善2005年版(標準〕中規(guī)定供暖、空調和照明計入建筑能耗的計算范圍。但事實上，建筑給排水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的設置也會在很大程度上影響公共建筑的能耗。近年來隨著各級對可再生能源建筑應用政策引導力度的加大，其對公共建筑節(jié)能的作用也應在(標準〕中有所具體表現出。另外，2005年版(標準〕中分氣候區(qū)的規(guī)定沒有將溫和地區(qū)納入，近年來公共建筑中多聯機應用越來越多，因而在修訂經過中需要增補和完善相應條文。1.5強迫性指標確實定方式方法需改良我們國家建筑節(jié)能標準中對重要建筑部品和設備的量化節(jié)能性能要求，現有方式方法主要依靠行業(yè)專家經歷體驗和已施行工程的數據，由于沒有科學系統(tǒng)的分析方式方法，得出的定量指標缺乏具有講服力的計算根據。因而需要建立一種科學的優(yōu)化分析方式方法，作為節(jié)能設計標準基本的分析工具，用于節(jié)能目的確實定及分解，以提高標準的科學性。2國外建筑節(jié)能標準編制的方式方法及特點2005年版(標準〕受ASHRAE90.1影響較大。修訂工作中，編制組進一步研究了美國建筑節(jié)能標準編制的體制、方式方法、執(zhí)行監(jiān)督等方面的情況，為提升我們國家標準編制的科學性產生了積極影響。2.1美國建筑節(jié)能標準體系設置美國的國家建筑節(jié)能領域的目的〔節(jié)能率〕固然是由能源部〔DOE〕制定，但是實際每一版建筑節(jié)能標準相對上一版本的節(jié)能量，都是通過美國能源部支持國家實驗室的專門研究課題計算得到的，其結果往往與預設不一致。這并不阻礙美國的建筑節(jié)能目的層層提高，反而由于高透明度，增加了民眾對的信任。除此之外，國家經費支持的研究項目成果必須無條件向社會頒布，無論研究者、決策層還是業(yè)主都能夠在網站上這些基礎研究成果。這種自上而下與自下而上相結合的體系，充分調動了建筑節(jié)能領域中各環(huán)節(jié)每個角色的積極性，無論對于建筑節(jié)能法規(guī)、標準的實際執(zhí)行，還是對相關產業(yè)的刺激，都是健康而有利的。美國主要建筑節(jié)能標準編制的程序均最大限度地保證了全社會利益相關方有平等的話語權。由于網絡信息工具較完善，3年1次的修訂期間產生的極大的協調和通訊的工作量所需人力成本并不多，多數編委〔committee〕只需要保持隨時查收及發(fā)送郵件的習慣，大量的提交、匯總、公示任務都能夠在網站數據庫的框架下通過用戶在線提交的方式自動完成。少數需要親身到場的研討或投票會議〔例如ASHRAE年會〕，由于是常態(tài)化的，每年都在年初做好計劃，便于編委及投票專家提早布置好時間，保證了出席率。美國的聯邦層面并不存在行政強迫的國家強迫標準，一個民間學術組織編寫的標準〔standard〕能否具有建筑法規(guī)〔code〕的法律效力，取決于州〔或市〕能否采用。由于依托市場的思想貫穿全社會，美國聯邦支持的建筑節(jié)能的技術一般都經過科學論證和市場檢驗，是能夠為市場接受，能夠自行存活的。這就保證了國家的研究經費和執(zhí)行獎勵經費能夠最大限度地發(fā)揮作用。2.2美國建筑節(jié)能標準編制的基礎性研究美國高度重視建筑節(jié)能，美國能源部通過長期、持續(xù)的資金和政策支持大力推進建筑節(jié)能。建筑節(jié)能標準被美國能源部作為開展建筑節(jié)能最重要的頂層核心，通過對國家實驗室的持續(xù)的資金支持開展建筑節(jié)能標準的基礎性和公益性研究。為建筑節(jié)能標準的編寫提供核心技術支持。美國能源部作為建筑節(jié)能的負責單位，2018年在建筑技術方面的投入約為2.2億美元，2020年在建筑技術方面的財政預算約為4.7億美元。DOE通過長期而持續(xù)的資金支持推動美國建筑節(jié)能標準編制的基礎性研究，對美國建筑節(jié)能工作的開展產生了強大的推動和引導作用，提高了美國建筑節(jié)能技術的核心競爭力。最重要的基礎研究工作之一是建立美國典型商業(yè)建筑模型數據庫。DOE聯合西北太平洋國家實驗室〔PNNL〕、國家可再生能源實驗室〔NREL〕、勞倫斯伯克利國家實驗室〔LBNL〕3家國家實驗室開展典型商業(yè)建筑模型的研究。典型商業(yè)建筑模型在對整個國家建筑能耗的分析、節(jié)能標準的研發(fā)以及建筑能耗模擬軟件進行建筑能耗模擬分析等方面具有至關重要的作用。在美國能源部大量、長期、持續(xù)的資金支持下，西北太平洋國家實驗室在典型商業(yè)建筑模型及相關研究方面開展了大量研究工作。典型商業(yè)建筑模型研究的目的是制定最常用商業(yè)建筑的標準或參考建筑能源模型，作為相關能源效率分析研究的基準點，是一項長期、持續(xù)的研究。其研究始于1991年，歷經20多年的發(fā)展，逐步完善成熟，最終構成當下使用的典型商業(yè)建筑模型數據庫。當下整個典型商業(yè)建筑模型數據庫主要包含兩部分內容，一是典型商業(yè)建筑模型確實定，二是不同建筑模型在不同地區(qū)的分布特征。典型建筑商業(yè)模型通過美國商業(yè)建筑能耗調查數據庫〔CBECS〕確定。不同建筑模型在不同地區(qū)的分布特征通過MacGraw-Hill數據庫確定，該數據庫覆蓋了美國254158棟商業(yè)建筑，建筑面積超過9億m2.最后數據庫中包含了16個建筑類型在16個氣候區(qū)的3個時期的建筑信息，共計768棟建筑模型。能夠直接代表美國60%以上的商業(yè)建筑的特點，并且同其他商業(yè)建筑類似。這些模型最終完全以電子表格的形式保存，并且包含能夠直接供EnergyPlus使用的輸入文件。美國能源部的建筑節(jié)能標準項目和西北太平洋國家實驗室使用這些模型進行技術分析，支持新版本ASHRAE90.1和IECC標準的研發(fā)并確定最新版本標準的實際節(jié)能率，為美國聯邦和州采納最新版本的建筑節(jié)能標準提供技術根據。建筑節(jié)能標準的基礎性研究是開展建筑節(jié)能工作、制定建筑節(jié)能標準的基礎。大量的基礎性研究為標準的制定提供強有力的技術支撐，使得標準的制定愈加科學、合理，愈加易于施行，操作性更強。這些正是我們國家建筑節(jié)能標準制定工作中相對欠缺之處。美國從國家層面上提供資金支持開展建筑節(jié)能標準的基礎性和公益性研究是非常值得借鑒和學習的。3修訂原則及主要內容3.1修訂原則本次(標準〕修訂的出發(fā)點是知足國家對建筑節(jié)能的要求，全面提升公共建筑節(jié)能設計各項性能指標。(標準〕的修編經過中，通過定量計算確定各項量化參數指標。擴展(標準〕的覆蓋范圍，專業(yè)技術領域在原有供暖空調、照明能耗規(guī)定的基礎上，增加對給排水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的用能要求；補充溫和地區(qū)相關規(guī)定，實現(標準〕對我們國家氣候區(qū)的全面覆蓋。對圍護構造熱工性能權衡判定等操作經過較復雜的技術點，加強操作細節(jié)規(guī)定，減少由于操作者理解不同帶來的結果差異。3.2修訂的主要內容1〕實現建筑節(jié)能專業(yè)領域和我們國家氣候區(qū)的全覆蓋。專業(yè)領域涵蓋建筑與建筑熱工、供暖通風與空氣調節(jié)、給水排水、電氣、可再生能源應用，實現了建筑節(jié)能專業(yè)領域的全覆蓋。增加了對溫和地區(qū)建筑圍護構造熱工性能的規(guī)定。2〕建立典型公共建筑模型及數據庫。通過收集挑選86個信息完好的典型公共建筑項目信息，經過歸納、抽象，建立了涵蓋8種主要公共建筑類型及系統(tǒng)形式的典型公共建筑模型及數據庫，為節(jié)能指標的分析計算提供了基礎。根據建筑業(yè)企業(yè)房屋建筑完工面積數據〔2018-2018年〕，整理得到8種類型建筑在我們國家不同氣候區(qū)的分布權重。2005年版(標準〕修訂中對公共建筑圍護構造熱工性能和冷熱源的能效等定量規(guī)定的計算均基于以上公共建筑不同類別、不同氣候區(qū)分布的二維權重因子加權得出，愈加科學合理，符合我們國家當下公共建筑的實際需求。3〕以動態(tài)基準評價法衡量節(jié)能量提升。以2005年版(標準〕的節(jié)能水平為基準，結合不同氣候區(qū)、不同類型建筑的分布情況，明確了本次修訂后我們國家公共建筑整體節(jié)能量的提升水平。這種基于動態(tài)基準的節(jié)能率評價方式方法也符合當下國際習慣做法。4〕采用年收益投資比SIR〔savingtoinvestmentratio,SIR為使用某項建筑節(jié)能措施后產生的年節(jié)能量〔折合成標準煤，單位為kg/a〕與采用該項節(jié)能措施所增加的初投資的比值，SIR值即單位投資所獲得的年節(jié)能量〔單位為kg/〔元a〕〕〕組合優(yōu)化挑選法〔簡稱SIR優(yōu)選法〕確定了本次修訂的節(jié)能目的。SIR優(yōu)選法是基于單項節(jié)能措施的優(yōu)劣排序，構建最優(yōu)建筑節(jié)能方案的系統(tǒng)性分析方式方法。本次修訂初次采用SIR優(yōu)選法對節(jié)能目的進行了計算和分解，提高了指標的科學性。5〕全面提升圍護構造熱工性能強迫性指標要求。與2005年版(標準〕相比，由于圍護構造性能提升，供暖、通風及空調能耗將降低4%~6%.對溫和地區(qū)，增加了圍護構造的限值要求。本次修訂補充了窗墻面積比大于0.7情況下的圍護構造熱工性能限值，減少了因窗墻面積比超限而進行圍護構造熱工性能權衡判定的情況。6〕全面提高冷源設備及系統(tǒng)的能效強迫性要求且分氣候區(qū)進行規(guī)定。本次修訂與2005年版(標準〕相比，由于供暖、通風空調和照明等用能設備能效的提高可帶來14%~19%的節(jié)能量。初次分氣候區(qū)規(guī)定了冷源設備及系統(tǒng)的能效限值，加強了(標準〕的地區(qū)適應性，提高了節(jié)能設計的可操作性。7〕改良冷水機組IPLV計算公式。為更好地反映我們國家冷水機組的實際使用條件，在大量調查和數據分析基礎上，對冷水機組IPLV公式進行了更新。8〕增加建筑分類規(guī)定，抓大放小。將建筑分為甲、乙兩類，簡化單體建筑面積小的乙類建筑的設計程序，提高可操作性。對建筑高度超過150m或單棟建筑地上建筑面積大于200000m2的大型公共建筑，增加專家論證的要求。9〕完善了圍護構造熱工性能權衡判定的相關規(guī)定。針對圍護構造熱工性能權衡判定在2005年版(標準〕施行中暴露的問題，本次修訂從2個方面入手：一是擴大限值規(guī)定覆蓋的范圍，補充了窗墻面積比大于0.7的情況，同時乙類建筑不再允許采用權衡判定；二是完善了權衡計算所需基礎參數，統(tǒng)一了輸入、輸出參數格式，明確了權衡計算軟件的功能要求，明確以全年供暖和空調能耗之和作為判定標準并給出簡化計算方式方法。除此之外，增設了權衡判定的門檻,即規(guī)定了各項參數必須到達的最低要求，保證了使用權衡判定的建筑的熱工設計不至于存在太差的短板.10〕引入太陽得熱系數SHGC替代原遮陽系數Sc作為衡量透光圍護構造的性能參數，并給出了SHGC的限值。太陽得熱系數和遮陽系數2個物理量存在線性換算關系。4(標準〕節(jié)能目的確實定和分解在經濟合理、技術可行的前提下，優(yōu)化確定(標準〕的節(jié)能目的，合理提升公共建筑的節(jié)能要求。本次修訂參考了發(fā)達國家建筑節(jié)能標準編制的經歷體驗，建立了代表我們國家公共建筑使用特點和分布特征的典型公共建筑模型數據庫，并在這里基礎上開發(fā)了建筑能耗分析模型及節(jié)能技術經濟分析模型；根據各項節(jié)能措施的技術可行性，以單一節(jié)能措施的年收益投資比SIR為分析指標，確定不同節(jié)能措施選用的優(yōu)先級，將不同節(jié)能措施組合成多種節(jié)能方案；以節(jié)能方案的全壽命周期凈現值NPV大于零為指標對節(jié)能方案進行挑選分析，進而確定各類公共建筑模型在既定條件下的最優(yōu)投資與收益關系曲線，在這里基礎上，確定最優(yōu)節(jié)能方案。根據最優(yōu)節(jié)能方案中各項節(jié)能措施的SIR值，確定(標準〕對圍護構造、供暖空調系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)各相關指標的要求。圖1為節(jié)能目的及分解技術道路圖?！?】本次修訂采用SIR優(yōu)選法，根據我們國家實際情況，通過技術經濟綜合分析，確定了我們國家不同氣候區(qū)典型城市不同類型公共建筑的最優(yōu)建筑節(jié)能設計方案，進而確定了我們國家現有條件下公共建筑技術經濟合理的節(jié)能目的，