关于别墅类建筑节能率计算问题的分析研究

关于别墅类建筑节能率计算问题的分析研究新疆建筑设计研究院张恒业刘湘燕摘要：根据近期广大设计人员反映出的对1~3层别墅类建筑难以达到节能率要求的问题，结合工程实际并结合节能计算软件的实际计算结果，论文分析研究了自治区境内各城镇执行建筑节能设计标准的情况及1~3层别墅类建筑节能率不达标的原因分析，并提出了对该类民用建筑的设计建议。关键词：典型建筑节能标准节能率原因分析设计建议前言为进一步规范建筑节能设计行为，提高建筑节能设计质量和水平，新疆维吾尔自治区建设厅委托新疆维吾尔自治区建筑设计研究院编制了《新疆维吾尔自治区建筑节能设计专篇（建筑专业）》（以下简称《节能设计专篇》）。并于2008年7月14日以新建科[2008]8号文件下发了关于印发《新疆维吾尔自治区建筑节能设计专篇（建筑专业）》的通知。《通知》下发后，各设计单位基本上能按照《节能设计专篇》的要求，严格进行民用建筑的节能设计。在节能设计过程中也有一些设计单位反映对于面积比较小，层数比较低的民用建筑，体形系数很大，在围护结构传热系数满足限值要求的情况下，通过节能设计与分析软件计算耗热量和采暖耗煤量达不到计算标准要求。为了贯彻落实《乌鲁木齐市建筑领域节能减排实施》（乌政办[2008]134号）精神，加快推进乌鲁木齐市建筑领域节能降耗和污染减排工作，全面提高新建建筑节能水平，进一步降低能耗，乌鲁木齐市建委于2009年3月16日下发了乌建发[2009]115号文件《关于乌鲁木齐市新建居住建筑执行节能65%设计指标（试行）的通知》，要求从2009年4月15日起新建居住建筑执行节能65%设计指标。该设计指标在制定过程中尚未考虑供热中心及管网输送效率提高的问题，因此对执行建筑节能65%设计标准时建筑物耗热量指标、采暖耗煤量指标、围护结构各部位传热系数限值要求都比较严格，通过设计实践证明中高层居住建筑、高层居住建筑容易达标，多层居住建筑基本能达标，而对于低层别墅类居住建筑由于体形系数特别大，一般均超过0.35，有的达0.5~0.6，更有甚者达1.0以上。由于体形系数过大，在围护结构各部位传热系数达标的情况下，建筑物的耗热量指标和采暖耗煤量指标也不能达标，甚至差距很大，有的人说是计算方法不对，有的说是节能计算软件的问题，也有的说是建筑节能65%设计指标的设定有问题，等等。该论文就是针对以上的问题做出分析研究，供设计人员参考。1.我国及自治区采暖居住建筑采用的设计标准1.1我国居住建筑节能标准状况我国地域广大，按照气候特点，分为五大区域，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。新疆跨越了严寒地区和寒冷地区二个气候带，也就是属于“三北”（即东北、华北、西北）采暖地区。到目前为止，除了北京、天津、沈阳、青岛等建筑节能发展得较好的城市，采暖居住建筑执行的是建筑节能65%的地方标准以外，“三北”其他地区依然执行的是《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95（简称95标准）。目前尚没有采暖居住建筑节能65%的行业标准。新编制的居住建筑节能65%的行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2007（送审稿草稿），以下简称（07标准），曾多次征求意见，但至今没有颁布。07标准相对于95标准而言，建筑节能的总体思路与《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005相协调，比较科学合理，有些内容在今天的建筑节能设计时可以参考。1.2自治区采暖居住建筑节能设计标准状况截止目前，新疆维吾尔自治区境内的87个城镇除了阿克苏地区（含阿克苏市、阿瓦提县、拜城县、柯坪县、库车县、沙雅县、温宿县、乌什县和新和县）、库尔勒市、克拉马依市、乌鲁木齐市等四市八县新建采暖居住建筑执行65%的设计指标以外，其他75个城镇执行的依然是建筑节能50%的设计标准。设计依据仍然是《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95及《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）新疆维吾尔自治区实施细则》XJJ001-1999。尽管95标准及新疆的实施细则随着建筑节能的发展凸显出很多缺陷，但国家没有颁布新的节能设计标准，目前的节能设计只能按照老标准执行，明显的不足之处，可以结合工程实践进行调整。阿克苏地区、库尔勒市、克拉马依市、乌鲁木齐市实施新建采暖居住建筑执行65%的设计指标，但新疆维吾尔自治区没有地方标准，其设计指标依据主要由新疆维吾尔自治区建设厅科技处组织新疆土木建筑学会建筑节能专业学术委员会的专家结合当地的气候条件，经过充分研究论证，并经热工计算给出的设定指标，为保证其指标的合理性、科学性和可靠性，一般都通过实际工程进行测算，因此设定指标基本是可行的。现将上述四市八县新建居住建筑节能65%围护结构传热系数限值及与建筑节能50%围护结构传热系数限值的比较分述如下。1.2.1阿克苏地区根据阿克苏地区建设局文件阿地建字[2007]256号要求，阿克苏地区一市八县（阿克苏市、阿瓦提县、拜城县、柯坪县、库车县、沙雅县、温宿县、乌什县和新和县）从2008年1月起必须按建筑节能65%的标准进行设计。建筑节能65%指标及建筑节能50%标准其围护结构各主要部位传热系数限值比较详表1.2.1。表1.2.1节能率50%、65%围护结构各部位传热系数限值[W/(m2·K)]50%65%S≤0.3S＞0.3S≤0.3S＞0.3屋面0.70/0.600.50/0.400.500.40外墙0.68/0.650.65/0.500.560.45外窗（含阳台门上部）4.00/3.002.70阳台门下部门芯板1.70/1.351.70接触室外空气地板0.50/0.400.50不采暖地下室顶板0.55/0.550.60地面周边0.52/0.300.52非周边0.30/0.300.30说明：XX/XX的数据左边为处于气候分区二区的城镇（包括阿克苏市、阿瓦提县、柯坪县、库车县、沙雅县、温宿县、乌什县和新和县）围护结构传热系数限值；右边为处于气候分区五区的城镇（拜城县）围护结构传热系数限值。1.2.2巴州地区根据巴音郭楞蒙古自治州人民政府办公室文件巴政办发[2008]128号文件《关于转发州建设局自治州民用建筑执行65%建筑节能标准和可再生能源规模化应用实施方案的通知》要求，从2008年2月1日起，库尔勒市新建居住建筑全部执行65%建筑节能指标；从2010年1月起，各县（包括且末县、轮台县、和静县、焉耆县、和硕县、博湖县、若羌县、尉犁县）全部执行建筑节能65%指标，有条件的县要率先实施。节能率部位库尔勒市及巴州各县执行建筑节能65%的指标与建筑节能50%标准其围护结构各部位传热系数限值比较及耗热量指标详表1.2.2-1、1.2.2-2。表1.2.2-1节能50%、65%围护结构各部位传热系数限值[W/(m2·K)]比较50%65%S≤0.3S＞0.3S≤0.3S＞0.3屋面0.70/0.600.50/0.400.50/0.300.35/0.20外墙0.68/0.680.65/0.560.56/0.400.45/0.35外窗（含阳台门上部）4.00/3.002.50/2.20不采暖地下室顶板0.55/0.550.50/0.35接触室外空气地板0.50/0.400.35/0.30阳台门下部门芯板1.70/1.351.70/1.35地面周边0.52/0.300.30/0.30非周边0.30/0.300.30/0.30说明：XX/XX的数据左边为处于气候分区二区的城镇（包括库尔勒、且末县、轮台县、若羌县、尉犁县）围护结构传热系数限值；右边为处于气候分区四区的城镇（包括和静县、焉耆县、和硕县、博湖县）围护结构传热系数限值。库尔勒市及巴州各县执行建筑节能65%指标与建筑节能50%标准耗热量限值比较详表1.2.2-3表1.2.2-3节能率50%、65%标准耗热量限值（w/m2）比较市县名称耗热量指标限值50%65%库尔勒21.015.41且末县21.015.52轮台县21.115.48和静县21.215.63焉耆县、和硕县、博湖县21.315.43若羌县、尉犁县20.915.41节能率部位1.2.3克拉马依市根据克拉玛依市建设局文件克建发[2008]199号《关于全面执行新建建筑采用65%节能指标的通知》要求，从2009年1月起克拉马依市新建居住建筑全部执行65%建筑节能指标。克拉马依市建筑节能65%指标与建筑节能50%标准，其围护结构各部位传热系数限值比较详表1.2.3。表1.2.3节能50%、65%围护结构各部位传热系数限值[W/(m2·K)]50%65%S≤0.3S＞0.3S≤0.3S＞0.3屋面0.500.300.300.20外墙0.520.400.330.25外窗（含阳台门上部）2.501.80外门2.52.5阳台门下部门芯板1.351.35不采暖地下室顶板0.500.50接触室外空气地板0.300.20地面周边0.300.30非周边0.300.30克拉马依市新建居住建筑在节能50%时，耗热量指标限值为21.8（w/m2）；在节能65%时耗热量指标限值为16.02（w/m2）。1.2.4乌鲁木齐市乌鲁木齐市建设委员会以乌建发[2009]115号文件发布了《关于乌鲁木齐市新建居住建筑执行节能65%设计指标（试行）的通知》要求乌鲁木齐市从2009年4月15日起新建居住建筑执行节能65%设计指标（试行）。建筑节能65%的指标与建筑节能50%标准其围护结构各部位传热系数限值比较详表1.2.4。节能率部位表1.2.4节能50%、65%围护结构各部位传热系数限值[W/(m2·K)]50%65%S≤0.3S＞0.3S≤0.3S＞0.3屋面0.500.300.300.20外墙0.560.450.390.31外窗（含阳台门上部）2.501.80阳台门下部门芯板1.351.35外门2.52.5不采暖地下室顶板0.500.50接触室外空气地板0.300.20地面周边0.300.30非周边0.300.30乌鲁木齐市新建居住建筑在节能50%时，耗热量指标限值为21.8(w/m2)；在节能65%时耗热量指标限值为15.30(w/m2)。2.1~3层别墅类住宅建筑节能设计与节能率计算问题在阿克苏地区、库尔勒市、克拉马依市、乌鲁木齐市新建居住建筑实施建筑节能65%指标以来，很多设计单位及设计人员反映，以1~3层别墅类住宅为代表的建筑面积小、层数低、体形系数特别大的居住建筑，即使在围护结构传热系数满足要求，甚至在围护结构保温做得特别优秀的情况下，建筑物的耗热量指标和采暖耗煤量满足不了限值要求，也就是说耗热量及采暖耗煤量的节能率达不到规定要求，出现这种情况应该说是正常的，以下做一些具体分析。2.1现行采暖居住建筑节能设计标准制定的理论基础我国目前尚未出台采暖居住建筑节能65%的行业及国家标准。阿克苏地区、库尔勒市、克拉马依市、乌鲁木齐市新建居住建筑执行建筑节能65%的节能率部位各项设定指标，是新疆维吾尔自治区建设厅科技处组织新疆土木建筑学会建筑节能专业学术委员会的专家讨论确定的。在确定建筑节能65%指标时，是以《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95为基础；在计算耗热指标和采暖耗煤量指标时，也是以1980-1981年当地通用住宅的耗热量指标和采暖耗煤量指标为依据。现行建筑节能50%的《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95的制定采用的是“典型建筑”法，“典型建筑”法的定义为“1980-1981年住宅的通用设计”，这个典型建筑并不是一个实际的建筑，而是在当时的设计和建设状态下的一个统计结果。以这个“典型建筑”在当时的围护结构做法、采暖及照明系统做法，计算其建筑能耗做为100%，然后调整围护结构各部位的设计参数，计算出建筑的能耗，使其达到节能50%或65%。根据《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95第3.0.5~3.0.6及4.2.1条条文说明，该标准的耗热量“是根据各地1980年-1981年通用住宅设计，4个单元6层楼，体形系数为0.30左右的建筑物耗热量指标计算值，经线性处理后获得的，这