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我國建筑節能75%設計標準和德國建筑節能標準對比分析

  • 2016-11-17
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為落實建筑節能工作,我國逐步提高建筑節能設計標準的要求。自從北京于2012年率先執行節能75%的居住建筑節能設計標準后,山東、天津、新疆、河北等地也陸續發布了節能75%的標準。

與我國北方地區有著相似氣候條件的發達國家在建筑節能方面領先,因此有必要研究75%節能標準與發達國家的差距,進而為下一步建筑能效的提升提供技術路線圖。

我國北方地區的建筑節能標準面臨著進一步提高的挑戰。按照目前我省建筑節能標準的編制思路,在進一步提高節能標準時,將會遇到哪些問題,這些問題將如何解決,本文將在比較德國建筑節能設計標準與山東省節能標準差異的基礎上,認清山東省建筑節能標準與發達國家的差距。

然后,以濟南地區某多層居住建筑為例,分別就我省目前的75%居住建筑節能設計標準(DB37/5026—2014),以下簡稱居住建筑節能設計標準)和德國2002年、2009年建筑節能設計標準及被動式建筑的規定進行對比,尋找按我國建筑節能標準的發展模式,進一步提高建筑節能率的主要瓶頸問題;最后,在提出應對策略的同時,對我省居住建筑節能水平再提高的技術路線提出建議。

山東省居住建筑節能設計標準與德國相應標準的對比

1.1氣象條件的對比

德國在建筑節能方面的成就對中國的建筑節能發展有很大的啟發作用。德國地處歐洲的中部,屬于北溫帶氣候,其地理緯度與中國東北的哈爾濱市以北地區的緯度相似。然而其氣候條件更像我國的華北地區。在研究和設計建筑耗能和采暖的時候,通常把維爾茨堡的氣候條件作為德國的平均氣候條件,這個城市的地理位置采暖度日數為3500℃·d(以20℃為基準溫度)。

山東省17個地市采暖度日數(以18℃為基準溫度)在2165~2604℃·d之間,其中濟南為2211℃·d;如果以20℃為基準溫度,濟南的全年采暖度日為2638℃·d。山東的采暖度日數要小于德國,大約是德國的75%。在同樣建筑保溫條件下,德國要達到同樣的室溫就要消耗更多的能源。

1.2德國建筑節能標準的發展歷程

德國建筑節能標準的演變如表1。

2002年2月德國實行了新建筑節能規范EnEV2002。這項新的建筑節能技術規范的核心思想是從控制建筑圍護結構某一方面的最低保溫指標變為對建筑物真正的能量消耗量的系統控制,達到嚴格有效的能耗控制。EnEV2002最大初始能源消耗量見表2。

德國低能耗建筑分為三個等級,一是低能耗建筑,二是“三升油建筑”,三是被動式建筑。德國低能耗建筑要求的單位使用面積供熱需求為30~70kW·h/(m2·a)。德國EnEV2009規定供熱需求為45kW·h/(m2·a),相當于低能耗建筑。“三升油建筑”單位使用面積供熱需求為15~30kW·h/(m2·a)。被動式建筑單位使用面積供熱需求應小于15kW·h/(m2·a)。

1.3熱工參數的對比

德國建筑以低層和多層住宅為主,為使兩國建筑能耗具有可比性,選取4~8層的居住建筑作為對比對象。對比結果如表3所示。

對上表進行分析,并考慮到兩國采暖度日數的差距,可以看到目前山東省75%居住建筑節能設計標準圍護結構熱工性能已經達到了德國節能規范EnEV2002水平。但是在建筑物整體氣密性上我省還缺乏相應的控制指標。在歐洲即使采用自然通風的居住建筑,建筑物整體氣密性控制指標也是嚴格控制的。我省建筑節能計算時0.5次/h換氣次數是理論計算值時所采用,并不能真正作為房間整體氣密性的要求。

1.4居住供熱需求對比

山東省居住建筑和德國居住建筑在供熱需求計算的邊界條件存在較大差異,總結如表4。

建筑物耗熱量指標3.8W/m2沿用了1986年頒布的《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》中規定的指標值。當前居住建筑人民的生活方式、戶均居住人口數量和用能方式與20世紀80年代有很大差異,這些因素的變化引起建筑物內部熱源的變化,應該制定更合理的建筑物耗熱量指標的取值方法。

換氣次數0.5次/h沿用了JGJ26—95《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》中規定的數據。當時是按照衛生標準要求制定的該指標。當前居住建筑人口數量與20世紀90年代有很大不同,對于這個指標也應該進行修正。

由于邊界條件的不同,兩者計算的供熱需求不具有可比性,需要統一到同一邊界條件上,即冬季供暖室內計算溫度20℃,冬季供暖計算換氣次數0.35次/h,建筑物內部得熱量2.1W/m2,采用使用面積計算耗熱量指標(建筑面積換算為使用面積換算系數0.8)。

低能耗房屋通常也定義為單位使用面積單位采暖度日數的年采暖供熱需求。考慮德國低能耗標準45kW·h/(m2·a)和采暖度日數3500℃·d的指標,按照山東省采暖度日數為2638℃·d,換算山東省低能耗建筑供熱需求指標。

計算結果如表5所示。

通過對上表進行分析,如果通風換氣次數與德國標準要求一致,供熱需求39.0kW·h/(m2·a)與低能耗建筑標準供熱需求33.9kW·h/(m2·a)比較接近,但是如果通風換氣次數繼續采用原有的0.5次/h換氣次數,那么供熱需求達不到低能耗建筑的要求。

山東省居住建筑節能設計標準提升途徑

通過與德國節能標準對比,我省居住建筑節能設計標準提升路徑總結如表6。

結語

(1)山東省75%節能設計標準已經達到德國EnEV2002節能規范的水平。但是與德國低能耗建筑水平,還存在一定的差距。

(2)應加強耗熱量指標計算所用參數取值的研究,如建筑內部得熱和通風換氣次數。在圍護結構熱工性能不斷提高的前提,這些指標的取值對于供熱需求指標的影響越來越大。

(3)今后居住建筑節能水平提升重點應在減少熱橋效應,提高建筑物整體氣密性和有組織通風等領域方面。

 
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