公共建筑能耗标准研究Research onEnergy Consumption Standard for Public Buildings住房和城乡建设部标准定额研究所2014.5.27项目信息项目资助号


 项目期 
  所属领域建筑节能         项目概述见执行摘要 “      项目成员李大伟、王芬、毛凯、刘俊跃、马晓雯、徐小伟、卢振、刘刚、郭永聪、祝书丰、李雨桐、王欣、刘勇、刘芳、孙冬梅、刘雄伟、罗志强、张欢等 “   增加到年的7; ，在所有建筑中增长最为迅速。其中，大型公共建筑单位建筑面积折合电耗指标为*0 A，中小型公共建筑单位建筑面积折合电耗指标为*0 A，前者规模相对较大、采用中央空调系统，单位建筑面积能耗指标是后者的倍。最近十几年来，新建公共建筑中大型公共建筑比例不断提高，档次也越来越高，导致能耗也越来越高。同时，既有公共建筑相继大修改造，由普通公共建筑升级为大型公共建筑。这些变化导致大型公共建筑比例逐年增加，是公共建筑单位面积能耗增长的主要驱动原因。因此，针对公共建筑开展能耗标准研究十分必要且紧迫，本课题开展了以摘要下五方面的研究并取得相应的成果，具体如下（）公共建筑能耗标准基础研究根据公共建筑能耗标准制定的目的与意义，结合国内已有建筑能耗统计、能源审计等工作基础，明确公共建筑能耗标准适用范围。在调研国内外已有研究成果的先进经验的基础上，确定公共建筑能耗指标的分类、定义与作用，为后续的研究提供目标依据。（）确定了基于能耗标准制定的公共建筑分类模型在已有按功能对建筑进行分类的基础上，通过对分类方法的梳理，选择聚类分析的方法，对不同类型公共建筑用能进行统计分析，发现规律，确定建筑进一步细分的方法，最终确定公共建筑分类模型。（）确定了基于能耗标准制定的公共建筑能耗指标形式针对公共建筑中可能采用的指标形式，进行系统的分析，对不同能耗指标形式进行对比研究，建立在对各项原则权衡的基础上，研究不同类型公共建筑采用不同能耗指标形式的优缺点与适用性，继而确定各类公共建筑能耗指标形式。（;）确定了公共建筑能耗指标值的编制方法研究适用于公共建筑能耗指标值的统计分析法和技术测算法，提出基于统计分析法和技术测算法确定公共建筑能耗指标值的技术路线。①根据各类公共建筑用能的实际特性，结合大量的能耗统计、能源审计以及大型公建能耗监测样本建筑的能耗数据，研究用于公共建筑能耗指标值确定的统计分析法。②根据各类公共建筑的实际使用边界，充分考虑技术先进性和使用的合理性，在建立各类公共建筑的标准建筑的基础上，通过对标准建筑实现使用功能的合理能源消耗的研究，确定适用于各类公共建筑能耗指标值确定的技术测算法。③对统计分析法和技术测算法实施的优点以及不利因素进行研究，提出公共建筑能耗指标值的三种技术路线基于统计分析法的公共建筑能耗指标值确定方法、基于技术测算法的公共建筑用能指标值确定方法以及统计分析法与技术测算法相结合的公共建筑能耗指标值确定方法。研究三种技术路线的适用条件，不同地区可根据当地建筑用能的发展现状以及技术支撑水平，合理选择相适宜的技术路线，以确定建筑能耗指标值。（）典型案例分析针对深圳公共建筑能耗进行实际案例分析，验证了研究成果的科学性、合理性与可操作性。摘要本课题的开展具有重要理论指导和现实指导意义，研究成果已直接应用于国家标准建筑能耗标准第五章公共建筑能耗指标的编制工作当中，为该标准的编制提供了关键技术支撑和理论依据。目前，该标准各项编制工作有序进行，已完成标准征求意见稿编制工作，并面向社会开展征求意见工作。关键词公共建筑、建筑能耗、建筑分类、能耗指标SUMMARY;Summary60 0        2      7    0   2  0      2       7 8   5 B0      35 0   2      37 8  5 B0 2    0 C        0      2  7   5 A     0  0  01.2国内外研究现状777国外建筑能耗标准研究现状77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777国内建筑能耗标准研究现状7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;1.3课题的提出1777课题研究目的777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777课题研究意义777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777课题研究内容7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777 第2章公共建筑能耗标准基础研究.202.1公共建筑能耗标准编制的政策依据2077相关法律法规777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777与现行标准的关系7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777已有地方实践工作简介7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777772.2公共建筑能耗标准编制的核心要点2477公共建筑能耗标准的范围77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;77建筑能耗指标分类、定义及作用7777777777777777777777777777777777777777777777777777777公共建筑能耗标准的原则7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777792.3本章小结26第3章基于能耗标准制定的建筑分类模型研究.273.1分类学概述2777分类概念77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777分类方法概述777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777聚类分析方法7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777 77;分类合理性检验方法7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777 3.2公共建筑分类研究29目录8877办公建筑分类模型研究77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777宾馆酒店建筑分类模型研究7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;77商场建筑分类模型研究777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;93.3本章小结53第4章公共建筑能耗指标形式研究.544.1指标形式的分类与定义54;77指标形式的分类777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;;77单位建筑面积能耗指标分析7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;;77人均能耗指标分析77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777;77;单位税收（营业额）能耗指标分析777777777777777777777777777777777777777777777777794.2建筑能耗指标形式选取原则574.3指标形式确定研究58;77办公建筑能耗指标分析777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777 ;77商场建筑能耗指标分析7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777779;77宾馆酒店建筑能耗指标分析7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777994.4本章小结71第5章公共建筑能耗指标值确定方法研究.725.1建筑能耗指标值确定方法简介7277专家咨询法7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777统计分析法7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777技术测算法777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777775.2建筑能耗现状指标值确定方法745.3建筑能耗约束性指标值确定方法7477基于统计分析法确定建筑能耗约束性指标值777777777777777777777777777777777;77基于技术测算法确定建筑能耗约束性指标值777777777777777777777777777777777977统计分析与技术测算相结合确定建筑能耗约束性指标值77777777777775.4建筑能耗引导性指标值确定方法987;7基于统计分析法确定建筑能耗引导性指标值777777777777777777777777777777777 7;7基于技术测算法确定建筑能耗引导性指标值777777777777777777777777777777777 目录8887;7统计分析与技术测算相结合确定建筑能耗引导性指标值77777777777775.5本章小结99第6章案例分析.1006.1深圳市建筑能耗现状指标值编制实例1006.2深圳市建筑能耗约束性指标值编制实例100977基于统计分析法确定约束性指标实例7777777777777777777777777777777777777777777977基于技术测算法确定约束性指标实例7777777777777777777777777777777777777777777977统计与技术方法相结合确定约束性指标实例77777777777777777777777777777776.3深圳市建筑能耗引导性指标值编制实例122977基于统计分析法确定引导性指标实例7777777777777777777777777777777777777777777977基于技术测算法确定引导性指标实例7777777777777777777777777777777777777777777977统计与技术方法相结合确定引导性指标实例77777777777777777777777777777779第7章结论.127第章绪论第1章绪论1.1课题背景1.1.1建筑能耗标准国际背景①世界能源形势当前全世界主要采用的仍然是化石能源，如是石油、天然气和煤。世纪年代的石油危机后，世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，随着科技水平的进步和人类对能源危机的进一步认识，核能、风能、水力、太阳能等能源逐步开发，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。在未来很长的一段时期，人类对能源的需求将一直增长，但是仅仅依靠化石能源是不可行的，其一，化石能源的储量有限，终有枯竭之时；其二，化石能源大量消耗将带来严重的环境问题，如由于温室气体排放引起的全球气候变暖、酸雨等。目前，世界能源形势不容乐观，主要存在以下矛盾 化石能源需求的持续增长与供应能力有限的矛盾以  年为例，石油、煤炭、天然气、核电和水电的比重分别为;7 *0 。这将成为对我国能源供应的巨大压力。目前，我国城市单位建筑面积能耗也仅为同类型气候条件的美国的*0   N ）；K额定值L根据M8 第篇有关电能参数值的规定，从所测得的单位能耗中利用统计方法所推导出标准值，不同建筑物类型和使用目的的额定值也有所不同。（）指标分类及定义为体现技术先进的新建建筑应达到的目标和既有建筑节能改造要求的区别，设定了两个层次的建筑能耗指标值限值和目标值。）限值采用符合当前技术标准的部件和系统可以达到且经济合理的，按使用目的和使用区所区分的单位电耗计算值。限值约为平均值的％。新建建筑、新设施和需改造的设施都应遵守有关限值的规定。）目标值通过对能效较高的部件和系统进行优化组合所能达到的、按使用目的和使用区来区分的标准使用条件下的单位电耗计算值。目标值力求达到技术上可实现的最佳数值。应根据实际情况检验可行性和经济合理性。技术先进的新建建筑和新设施应力求达到目标值。 法国第章绪论（）建筑能耗范围法国的建筑节能标准规定建筑能耗包含生活热水、采暖、空调、通风和照明等能耗，而电梯和家用电器等用能设备的能耗不算做建筑能耗。建筑能耗中近*0N AA，中等能效JJ在能效规范规定的级别之上  *0N AA，高能效JJ在资金可支持的基础上尽可能达到的最高能效水平9*0N AA。;）F6年月9日，法国环境与可持续发展部部长-   公布了F6，确定了建筑业环境节能新目标从年起，将新建建筑的耗能减少三分之一。该政策将于年月起应用于公共建筑和办公楼，年起应用于住宅建筑。根据
 环保法的要求，建筑年均能耗不高于*0的节能目标根据地理区域和建筑体积大小的不同来定位于东北部的住宅年均耗能9*0，而西南部则要求年均耗能;*0A。公共住宅建筑在年第章绪论月日前还能维持年均耗能7*0的水平。此外F6还规定了隔热音和生态A建筑能耗最大限值，以及K夏季舒适度L建筑在连续个高温日内达到的温度A要求。（）建筑能耗计算方法法国建筑能耗计算有两大类方法法规规定的计算方法（建筑热工法指标计算法）和法规未规定的计算方法。）建筑热工法指标计算方法F6沿用了F6中的基准建筑计算和最低标准规定的思路，兼取两种不同的节能实施方式，设计人员可以采用B6提供的64B计算内核利用专业软件进行各个部分的热工性能计算，或直接采用跟规范配套发行的各种节能建筑的推荐做法。F6一样，F6的思路使房屋的综合用能能耗被控制在标准要求的范围之内。因此，节能的具体实施方法不仅仅局限于提高建筑物的热工性能，同时也对空调和采暖设备的运行效率做出了新的规定。）法规未规定的计算方法对于新建建筑，计算单位面积一次能源消耗，计算时考虑围护结构性能和形式、通风、采暖、热水、照明等能耗，采用统一的计算方法逐项计算能耗。分级计算包括建筑物围护结构，考虑绿化屋面、非透明部分、透明部分，朝向，太阳照射系数，遮阳系数，对非住宅建筑采用夜间自动控制开窗通风以冷却房间，采用生物气候建筑技术，利用自然条件、遮阳、建筑材料的热惰性等，也须有好的围护结构设计，降低建筑能耗；根据用途或朝向分区；并按系统划分确定能耗计算的最低单元。对于既有建筑，由于基础数据不全，计算方法比较简单。主要工作是数据收集指南、基础数据的范围和基本限值的确定。计算所需信息收集的时间与准确度的平衡，需要进行优化，不是信息越多准确性越强。 日本（）建筑能耗指标日本建筑节能设计标准分为住宅与非住宅公共建筑A两种类型，两类节能标准都是在 年制定并实施，受经济发展、环境变化和能源需求等因素影响，住宅和非住宅节能标准都经历了年、年和年、年次的修订。特别是以年月联合国气候变化框架公约第次缔约方大会BIA在日本京都召开为契机，日本政府为达到BI减排目标，在各领域开展了各种节能对策。在此背景下的年的节能标准修订，使节能指标与节能标准得到了进一步完善和强化，不仅提高了原来的节能标准，而且增加了住宅的K全年空调采暖负荷标准L指标，综合评价建筑节能效果。同时，为促进高品第章绪论质建筑节能材料和高效率的设备产品以及节能建筑构造、施工方法的研究与开发，增加了节能K做法标准L指标。）居住建筑能耗指标现行的住宅节能标准由部分组成，即关于住宅能源合理使用建设方业主A的判断标准以下简称住宅节能标准A和关于住宅能源合理使用设计与施工指针以下简称节能设计与施工指针A。前者为住宅节能性能标准，在以前的标准基础上增加了K全年空调采暖负荷标准L，同时将原来只在寒冷地区考虑的建筑缝隙面积指标，应用到全国的其他气候分区的节能设计，并明确了防止结露和换气以及夏季通风的必要性，对被动式太阳能住宅节能也提出了相应的评价方法，同时详细划分了节能设计的热工气候分区，从原来的都、道、府、县为单位细化到市、町、村具体的地方范围。后者为达到节能标准的具体做法。选择其一并满足规定要求的住宅均符合节能标准。经过次修订，住宅建筑年空调采暖能耗降到了 年标准实施以前的;。）非住宅建筑能耗指标现行的非住宅公共建筑A建筑节能标准为关于建筑物能源合理使用建设方业主A的判断标准以下简称建筑节能标准A，采用反映外围护结构保温隔热性能的指标H全年热负荷系数，  H     2   A和反映建筑设备系统能耗的指标 BB设备系统能耗系数，B22 2   B   A两个性能评价指标，从建筑围护结构和设备两方面对建筑的能耗进行评价，为性能评价标准。HP建筑物周边区域全年空调采暖负荷（,- ）建筑物内周边区域面积（）全年热负荷系数H实际上是通过计算建筑物室内周边区空间的全年冷热负荷值，来评价外墙、外窗的隔热及保温性能。建筑物外围护结构保温性能的好坏直接影响到建筑物的空调负荷和供暖负荷的大小以及将来空调设备系统常年能耗的多少。此项系数的提出，主要是为了通过控制建筑围护结构的热工性能达到控制通过建筑物外墙、外窗的热损失的目的。K建筑物内周边区域面积L  / A是指通过外墙、窗户等围护结构直接受外界气候影响的室内空间具体包括除地下室以外的各层外墙中心线以内水平的室内空间部分面积，加上屋顶下部的室内空间面积和与外界气候直接接触的楼板上部的空间面积之和。K建筑物周边区域全年空调采暖负荷L则是指在年中根据不同用途建筑在预先设定好的使用空调采暖设备时间内空调采暖负荷的总和，它与空调采暖设备的实际运行时间表无关。空调采暖负荷的总和是指包括由于室内外温差采暖第章绪论时室内温度为℃，但商店和学校教室定为℃；空调供冷时室内温度为9℃A通过外墙、窗户等外围护结构的热传递、太阳热辐射和换气时室内外空气温差引起的热交换以及K建筑物内周边区域面积L范围内部产生的热量等所引起的冷热负荷总和。建筑节能标准中规定了不同用途公共建筑的H节能判断标准值（见表7），由于建筑规模和层数不同，建筑外围护结构的面积与K建筑物内周边区域面积L的比值会有所变化，对于规模和层数越小的建筑而言，其比值会越大，H值也会增加。如表7所示，在计算H值时要考虑一个规模修正系数。通过设定H节能标准值，来综合评价建筑外围护结构的保温隔热性能。建筑从规划、总平面布置、造型、平立剖面设计到围护结构的细部设计和施工的各个环节都必须充分结合节能要求，提高围护结构的保温隔热性能，使建筑的全年热负荷系数H小于H节能判断标准值AQ2。表7 H节能判断标准值建筑类型 宾馆酒店 医院 商店 办公建筑 学校 餐饮建筑H,-N A ; ;     表7 规模修正系数2除地下室以外的楼层数 平均层楼板面积R   S 7; 79 7 7S 7 7; 7 7注7平均层楼板面积等于除地下室以外的地上各层楼层的总和与除地下室以外的地上的楼层数之比。7平均层楼板在上表所示值的之间时，规模修筑系数采用线性插入方式取值。设备系统能量消费系数BB22 2       A则是通过计算在全年假想负荷前提下设备系统的全年能源消费量，来直接评价建筑物内的设备系统的能量转换率的节能指标。根据它可以评价所设计的设备系统的能源利用效率是否高、设备系统的运行管理模式是否节能。BBP全年设备系统能耗量（,- ）全年假想设备系统能耗量（负荷）（,- ）设备系统能量消费系数根据设备用途的不同又细分为空调设备系统HBA、通风换气设备系统MA、照明设备系统A、卫生热水设备系统4*A和电梯输送设备系统BMA等的能量消费系数。对建筑面积大于  的公共建筑办公第章绪论楼、商店、宾馆、医院、学校、餐馆等A，根据建筑功能的不同，节能法均给出了相应的节能判断标准值。表7 设备系统的BB节能判断标准值设备系统 建筑类型宾馆酒店 医院 商店 办公建筑 学校 餐饮建筑空调采暖设备系统能耗系数BBHB 7 7 7 7 7 7换气设备系统能耗系数BBM 7 7 7 7 7 7照明设备系统能耗系数BB 7 7 7 7 7 7热水设备系统能耗系数BB4* 7 7 7   电梯设备系统能耗系数BBM 7   7  伴随年9月节能法的修订，建筑节能标准又进行第次修订，对所有公共建筑的节能标准指标都进行了确定，同时，为了易于建筑节能措施的开展，除了原来的节能K性能标准L判断标准值H和BB以外，对以下的公共建筑又增加了节能K做法标准L指标。即无需计算H和BB值，按照规定的节能K做法标准L设计也可达到节能要求。（）计算方法日本空调卫生工学会于  年开发了动态空调负荷计算软件4HHB 4HHBA ，后经多次改版，现在 H 值用4HHB， ， ，扩张度日A法进行计算。建筑物周边区全年冷热负荷包括由于室内外温差通过外墙及外窗而产生的对流热、通过外墙及外窗而产生的辐射热、室内周边区的内部发热及新风等负荷。在计算空调冷负荷时，室内温度按9℃考虑计算供暖热负荷时，室内温度按℃考虑，但百货商场及学校按℃考虑。在利用扩张度日A法计算年负荷O时，分别按期间供暖负荷O4和期间制冷负荷OB来考虑。如前所述，由于在计算H值时空调系统的运行时间是预先统一设定的，没有考虑日本各地区由于气象条件的不同空调系统的运行时间也会不同的因素，故在此根据其用途按计算建筑物所在地区的不同进行修正。第章绪论;1.2.2国内建筑能耗标准研究现状K十一五L期间，通