河北省《被動式低能耗居住建筑節(jié)能設計標準》編制.doc

.被動式低能耗居住建筑節(jié)能設計標準編制河北標準通過規(guī)定了被動房所應具有室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和能耗需求，并限定建筑物的采暖、空調(diào)和總能耗，提出滿足房屋關鍵材料的性能，最終達到工程建設人員可依據(jù)這本標準能夠建造出在能源消住房和城鄉(xiāng)建設部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心 張小玲住房和城鄉(xiāng)建設部科技發(fā)展促進中心、河北省建筑科學研究院和河北五興能源集團秦皇島五興房地產(chǎn)有限公司聯(lián)合主編的由河北省工程建設標準被動式低能耗居住建筑節(jié)能設計標準（以下簡稱：河北標準）送審稿，于2014年5月17日通過了河北省住房和城鄉(xiāng)建設廳主持的審查會。該標準是世界范圍內(nèi)繼瑞典被動房低能耗住宅規(guī)范后第二本有關被動式房屋的標準。該標準的主要技術內(nèi)容包括：總則，術語和符號，被動式房屋的定義和規(guī)定，被動式房屋的基本設計原則，被動式房屋的熱工和能耗計算規(guī)定，熱工計算，采暖負荷和能耗計算，冷負荷和空調(diào)能耗計算，房屋總一次能源計算項目和計算方法，圍護結構設計，照明和遮陽設計，通風系統(tǒng)設計，關鍵材料和產(chǎn)品性能，防火設計，施工工法，被動式房屋的測試，被動式房屋的認定條件，各種建筑能耗轉化成一次能源和CO2排放量的計算方法，運行管理，以及附錄和條文說明。河北標準通過規(guī)定了被動房所應具有室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和能耗需求，并限定建筑物的采暖、空調(diào)和總能耗，提出滿足房屋關鍵材料的性能，最終達到工程建設人員可依據(jù)這本標準能夠建造出在能源消耗量極低的情況下，擁有健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境的房屋。一、提出了明確的室內(nèi)環(huán)境指標規(guī)定被動式房屋首先是一個舒適度很高的房子，居住建筑的室內(nèi)環(huán)境應全年處于舒適狀態(tài)，河北標準對室內(nèi)環(huán)境規(guī)定如下：1、室內(nèi)溫度為2026；2、超溫頻率10%；3、室內(nèi)二氧化碳濃度1000 ppm；4、圍護結構非透明部分內(nèi)表面溫差不超過3，圍護結構內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3；5、門窗的室內(nèi)一側無結露現(xiàn)象；6、室內(nèi)相對濕度宜全年處于35%65%；7、通過管網(wǎng)和輔助通道傳遞的聲音，應符合機房35 dB、功能房30 dB、起居室30 dB和臥室30 dB。室內(nèi)環(huán)境規(guī)定的提出確保了被動式房屋具有良好的室內(nèi)環(huán)境，避免了以犧牲室內(nèi)舒適度來換取能耗的降低。特別需要指出的是，被動式房屋允許出現(xiàn)超溫，也就是室內(nèi)溫度在夏季超過26的小時數(shù)與在冬季低于20的小時數(shù)之和，與全年小時數(shù)的比值的頻率10%。這一個規(guī)定是考慮了人們有可能選擇室內(nèi)溫度在冬季20以下，在夏季26以上生活。秦皇島在水一方的實測結果表明，當人們自由選擇室內(nèi)溫度時，有人在冬季選擇了將室內(nèi)溫度控制在18；有人在夏季自然通風時，在夏季室內(nèi)溫度達到30時仍感到處于舒適狀態(tài)。被動式房屋對室內(nèi)二氧化碳濃度1000 ppm的要求確保了室內(nèi)一年四季的空氣必須永遠處于新鮮狀態(tài)。一旦超過限值，新風機組將要自動補充新鮮空氣。筆者冬季在秦皇島“在水一方”體驗房試住時，當時家俱剛由工人搬進來，室內(nèi)儀表顯示二氧化碳濃度是1500 ppm，經(jīng)過一夜睡眠之后，第二天二氧化碳濃度是800 ppm。圍護結構非透明部分內(nèi)表面溫差不超過3和圍護結構內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)溫度3的規(guī)定，使得被動式房屋的外圍護結構任何一個部位的保溫隔熱性能都不能被削弱。屋頂、外墻和地面不能出現(xiàn)梁、板、柱造成的結構性熱橋；外門窗也不能出現(xiàn)過于薄弱部分，以避免出現(xiàn)結露現(xiàn)象。室內(nèi)溫度的宜全年處于35%65%雖然不是強制的條文，但是被動房實際工程表明：這一指標完全能夠滿足要求。同普通住宅相比，被動房為人們在冬季提供適宜的濕度環(huán)境。被動式房屋對室內(nèi)噪音有了更嚴格的規(guī)定。國家標準住宅設計規(guī)范GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定：住宅的臥室、起居室（廳）內(nèi)的允許噪聲級（A聲級）晝間應小于或等于50dB，夜間應小于或等于40dB。被動式房屋作為高端住宅，其控制指標比該標準值更為嚴格。為實現(xiàn)本條規(guī)定，必須在設計、施工階段采取相應的技術措施，主要包括：采用隔聲性能良好的門窗、沿樓準對其進行了明確規(guī)定：1、房屋外門窗的透明材料應選用Low-E中空玻璃或真空玻璃，其性能應符合K0.8W/(m2K)；玻璃的太陽能總透射比g0.35；玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/1.40。2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料， 其傳熱系數(shù)K1.3W/(m2K)。3、外門窗的傳熱系數(shù)K1.0W/(m2K)。4、外窗應采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少有兩個鎖點，并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?、玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條。對玻璃的太陽能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護結構傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多，但還能夠滿足現(xiàn)有被動房的市場需求。對玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定，可以避免普通間隔條會造成窗框部分冬季室內(nèi)一側結露現(xiàn)象。室內(nèi)溫度的宜全年處于35%65%雖然不是強制的條文，但是被動房實際工程表明：這一指標完全能夠滿足要求。同普通住宅相比，被動房為人們在冬季提供適宜的濕度環(huán)境。被動式房屋對室內(nèi)噪音有了更嚴格的規(guī)定。國家標準住宅設計規(guī)范GB 50096-1999中第5.3.1條規(guī)定：住宅的臥室、起居室（廳）內(nèi)的允許噪聲級（A聲級）晝間應小于或等于50dB，夜間應小于或等于40dB。被動式房屋作為高端住宅，其控制指標比該標準值更為嚴格。為實現(xiàn)本條規(guī)定，必須在設計、施工階段采取相應的技術措施，主要包括：采用隔聲性能良好的門窗、沿樓板設置隔音墊、對管道采取隔聲措施、做好鄰戶以及鄰室之間的隔聲、避免產(chǎn)生聲橋等。二、對房屋能源消耗需求進行了規(guī)定被動式房屋首先應該是能耗需求極低房屋。能耗需求規(guī)定使得被動房從源頭設計就是使房屋本身的對能耗的需求極低。1、房屋單位面積的年采暖需求Qh15 kWh/(ma) ；2、房屋單位面積的采暖負荷qh10 W/m ；3、房屋單位面積的年制冷需求，Qc15 kWh/(ma) ；4、房屋制冷的冷負荷qc,max20 W/m。這些規(guī)定不但限制了房屋的采暖能耗，也限制了房屋制冷能耗；并將被動房同一些所謂的低能耗的建筑區(qū)分開來。譬如，某些零能耗建筑或超低能耗建筑本身的能耗需求很高，卻通過使用大量的太陽能光伏和光熱滿足建筑物的能源消耗。三、對房屋的實際能源消耗進行了規(guī)定并提出了一次能源和一次能源系數(shù)念被動式房屋不但是能耗需求極低的房屋，最終反映到實際能源消耗上也同樣是極低的。河北標準對被動式居住建筑能源消耗規(guī)定如下：1、采暖的房屋單位面積年一次能源需求Eph20 kWh/(ma)；2、制冷的房屋單位面積年一次能源需求Epc20 kWh/(ma)；房屋單位面積年一次能源總需求EPT120 kWh/(ma)。通過對被動式房屋實際能源消耗的限定，使被動式房屋的能耗低落實到了實處。河北標準引入了德國一次能源和一次能源系數(shù)念。被動房的能耗量是用一次能源來表示，在自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉換的能量資源。又稱天然能源。如原煤、石油、天然氣等。當某種建筑用能換算成一次能源時，需要考慮該種能源在開采、運輸和加工轉換過程中的能源損失。將某種能源換算成一次能源時，考慮能源在開采、運輸和加工轉換過程中造成能源消耗的系數(shù)就是一次能源系數(shù)。根據(jù)德國、歐盟現(xiàn)行一次能源系數(shù)，并考慮我國目前的能源生產(chǎn)水平，河北標準的一次能源系數(shù)見表1：表1 不同能源種類的一次能源系數(shù)一次能源較真實地反映了對社會終端能耗的需求。它可以引導人們盡量降低對一次能源的消耗，鼓勵人們使用太陽能和生物質(zhì)能，限制人們?yōu)E用高品質(zhì)能源的行為。譬如，電的一次能源系數(shù)是3.0。反映到同樣采暖能源需求水平的被動式房屋中，如果用電則是用生物質(zhì)燃料的3倍以上的一次能源。 四、提出了完整的計算方法我國已經(jīng)建立了完整的熱工和能耗計算理論。河北標準規(guī)定應按照民用建筑熱工設計規(guī)范GB 50176規(guī)定的計算方法進行熱工計算，其中包括冷凝受潮計算和隔熱計算。這一部分計算往往被工程技術人員忽略，也造成了一些節(jié)能建筑設計就是有隱患的設計。譬如，某些建筑的設計方案本身就注定外圍護結構出現(xiàn)結露，或是不能夠滿足隔熱要求。被動式房屋設計時嚴禁出現(xiàn)冷凝受潮并對隔熱性能提出了更為嚴格的要求，否則被動式房屋隨著使用年限的增加會逐漸喪失性能。河北標準依據(jù)民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB50736規(guī)定，提供了完整的計算方法。被動式房屋的能耗計算必須為設計人員提供逐項能耗，即：1、圍護結構傳熱引起的房屋單位面積耗熱量；2、通風引起的房屋單位面積耗熱量；3、透明圍護結構通過太陽輻射獲得的房屋單位面積得熱量；4、建筑物內(nèi)部得熱引起的房屋單位面積得熱量。可以通過對這些分項能耗的分析，最終幫助設計人員采取適當?shù)拇胧?。所以被動式房屋的能耗計算絕不僅僅地給出一個計算值，用以判定是不是滿足被動房的限定值，更重要地是幫助設計人員優(yōu)化設計方案，設計出更為合理的被動房。需要指出的是，秦皇島“在水一方”的實測結果比計算結果要好。這是人們行為節(jié)能帶來的結果，譬如，在自然通風的狀態(tài)下，室內(nèi)溫度在30時候，人們?nèi)愿惺孢m。所以，有良好自然通風的房屋，夏季需要制冷的時間會比計算規(guī)定的時間要短。這也就不難理解，被動房實測能耗比計算能耗要小。五、提出了完整的數(shù)據(jù)庫河北標準提供了被動式房屋的計算涉及到所用到的數(shù)據(jù)庫。包括河北省主要城市全年逐時計算溫度、河北省太陽總輻射照度、人體顯熱散熱系數(shù)、照明散熱系數(shù)、家用電器、炊事及其他內(nèi)部熱源散熱系數(shù)和河北省主要城市日平均相對濕度等。河北省區(qū)域較廣，地理氣候差異較大。為了使計算結果盡可能地符合實際情況，河北標準提供了豐寧、承德、張家口、秦皇島、唐山、廊坊、保定、滄州、石家莊、衡水、邢臺11個城市的氣象數(shù)據(jù)庫。六、提出了透明外圍護結構的控制性指標透明外圍護結構對最終實現(xiàn)被動式房屋的性能起了至關重要的作用。我國目前市場普遍供應的外門窗與被動房所用門窗相差較遠。在現(xiàn)有國家標準中，有些關鍵性能指標的缺失。河北標準對其進行了明確規(guī)定：1、房屋外門窗的透明材料應選用Low-E中空玻璃或真空玻璃，其性能應符合K0.8W/(m2K)；玻璃的太陽能總透射比g0.35；玻璃的選擇性系數(shù)S=TL/1.40。2、屋外門窗框的型材宜選擇木材或塑料， 其傳熱系數(shù)K1.3W/(m2K)。3、外門窗的傳熱系數(shù)K1.0W/(m2K)。4、外窗應采用三道耐久性良好的密封材料密封，每扇窗至少有兩個鎖點，并盡可能減少窗框?qū)ν该鞑牧喜糠值姆指簟?、玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條。對玻璃的太陽能總透射比g和玻璃的選擇性系數(shù)s的規(guī)定了透明外圍護結構傳熱、得熱和采光三方面的性能。雖然我國能夠生產(chǎn)出上述性能的廠商不是很多，但還能夠滿足現(xiàn)有被動房的市場需求。對玻璃間隔條應使用耐久性良好的暖邊間隔條規(guī)定，可以避免普通間隔條會造成窗框部分冬季室內(nèi)一側結露現(xiàn)象。七、關鍵材料性能指標規(guī)定被動房必須采用性能指標合格的產(chǎn)品。河北標準中對涉及到被動式房屋的一些關鍵材料的性能進行了規(guī)定，如屋面和外墻用防水隔氣層、防水透氣層的性能指標、外墻外保溫系統(tǒng)及其材料的性能指標、外圍護門窗洞口的密封材料、屋頂金屬扣板和窗臺金屬板的性能指標、基礎和地下室外保溫材料的性能指標等。八、提出了被動式房屋的檢測方法認定方法被動式房屋必須進行氣密性測試。應抽檢位于不同樓層的不同戶型作為測試樣本。首層、頂層的抽檢樣本不得少于1套。抽檢樣本量不得小于整棟建筑住宅總量的20%，且不應少于3套住宅；樓梯間必須做氣密性測試。被動式房屋竣工后，應按本標準的規(guī)定進行氣密性測試。如果測試結果全部符合n500.6h-1的規(guī)定，則可判定該建筑的設計、施工符合對被動式房屋的要求；如果有不滿足n500.6h-1的樣本，則必須對此樣本進行整改使之滿足要求，且應重新抽樣，直至