《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》供暖通風和空氣調節(jié)條文解讀

鄒秋生

(四川省建筑設計研究院，四川成都 610000)

《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》2010版自發(fā)布以來，為推進我省節(jié)約能源和保護環(huán)境的戰(zhàn)略，指導四川省居住建筑節(jié)能設計，減少居住建筑用能浪費，保證建筑節(jié)能50 %實現(xiàn)起到重要作用。隨著人民生活水平提高，建筑能耗必然仍將成為我國能耗主體，加強居住建筑節(jié)能仍是我省當務之急。各種新技術、新材料出現(xiàn)，以及供暖空調設備能效水平不斷提高，使得居住建筑進一步提高節(jié)能有實現(xiàn)的可能。2019年1月30日，四川省住房城鄉(xiāng)建設廳發(fā)布了DB51/5027-2019《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》(以下簡稱“節(jié)能設計標準”)，并于2019年5月1日正式實施。該標準以居住建筑全年的供暖、空調能耗降低65 %為目標，對建筑、熱工、供暖通風和空調節(jié)能設計提出了措施要求。標準第六章為供暖通風和空調節(jié)能設計，本文擬對新版節(jié)能設計標準中暖通空調條文重要變化做出解讀。

1 節(jié)能設計標準中的主、被動技術

建筑節(jié)能分為主動節(jié)能技術和被動節(jié)能技術，以非機械電氣設備干預手段實現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術稱之為被動節(jié)能技術。被動節(jié)能技術是一種在建筑設計上技術性高，但在科技水平上要求低的一種低成本設計方法，卻能使建筑在全生命期獲得穩(wěn)定的節(jié)能效果。本標準要求在建筑規(guī)劃階段合理設計建筑朝向，充分利用自然光和自然通風，在建筑設計中則強調建筑圍護結構的保溫隔熱等技術措施，都屬于被動節(jié)能技術。

選擇適合于建筑的供暖空調能源形式，設計合理的用能系統(tǒng)，采用高性能的供暖空調設備，并采取措施保證系統(tǒng)在運行中實現(xiàn)節(jié)能目標，都是在設計階段可以利用的主動式節(jié)能技術。

被動節(jié)能技術是節(jié)能目標實現(xiàn)的重要保證，其節(jié)能效果最終體現(xiàn)在供暖通風及空調系統(tǒng)能耗上。而以提高供暖空調系統(tǒng)自身能效為目標的主動節(jié)能技術，則是節(jié)能目標實現(xiàn)的重要途徑。

DB 51/5027-2019《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》第六章為供暖通風和空調節(jié)能設計，總共四節(jié)43條，基本都是以提升建筑用能系統(tǒng)能效為目的對供暖空調設計技術進行規(guī)范和約束的主動節(jié)能技術。

2 暖通空調節(jié)能設計重要修編內容解讀

2.1 將“采暖”修改為“供暖”

GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》對供暖定義為“用人工方法通過消耗移動能源向室內供給熱量，使室內保持生活或工作所需溫度的技術、裝備、服務的總稱”，2010版《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》按照習慣稱之為“采暖”，更多是從室內需求側的角度來講的。事實上節(jié)能設計標準不但關心室內需求和效果，同時涉及到熱源、管網(wǎng)、輸配效率及系統(tǒng)形式等技術要求，更偏重于能源供給側。因此，新版節(jié)能設計標準將將“采暖”修改為“供暖”。

2.2 刪除有關燃煤鍋爐的技術條文

編制組認為，在城市居住區(qū)域采用燃煤鍋爐供暖對環(huán)境保護、居民健康帶來較大挑戰(zhàn)。四川省天然氣豐富，應大力推廣清潔能源供暖。川西高海拔嚴寒寒冷地區(qū)礦物資源缺乏，但可再生能源(太陽能、地熱能等)豐富，在當?shù)赝茝V可再生能源供暖技術，對于保護環(huán)境有現(xiàn)實的意義。與老版本節(jié)能設計標準不同，本次修編刪除了有關燃煤鍋爐的設計內容，并在6.1.4條中規(guī)定“太陽能豐富地區(qū)宜采用太陽能集熱系統(tǒng)作為供暖熱源……”，此舉并非放寬了對燃煤鍋爐的技術要求，而是希望業(yè)界正視本地資源特征，引導大家在工程設計中淘汰落后技術，充分利用清潔能源(如天然氣)、可再生能源(如太陽能、地熱能)作為供暖熱源，達到保護環(huán)境的目的。

2.3 提高供暖空調設備能效要求

技術的發(fā)展使各類供暖空調設備能效水平都有了較大幅度的提高，為建筑能效提升提供了強有力的支撐。新版節(jié)能設計標準將四川省分為高海拔嚴寒地區(qū)、高海拔寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)和溫和地區(qū)，住宅可能用到鍋爐、熱泵、小型壁掛爐、冷水機組、單元空調器、多聯(lián)機及分體空調等多種供暖空調設備，本次修訂的節(jié)能設計標準對這些設備提出了新的能效要求。

(1)鍋爐設備熱效率要求。條文6.2.2給出了鍋爐選型的設計熱效率標準，與2010版節(jié)能設計標準相比，主要區(qū)別有四點：一是取消了燃煤鍋爐熱效率要求(原因見前文所述)；二是原標準僅給出了幾個典型容量鍋爐的熱效率值，新標準按照鍋爐容量區(qū)間分別給出熱效率值，對鍋爐設計更有指導意義；三是鑒于重油與輕油不同的物理特性和燃燒性能，分別給出了鍋爐熱效率值；四是各容量區(qū)間鍋爐的熱效率要求都有了提高，具體內容詳見表1。

表1 鍋爐熱效率限值對比

(2)戶式燃氣供暖爐(熱水器)能效要求。條文6.2.7規(guī)定，“當采用戶式燃氣供暖爐(熱水器)作為供暖熱源時，應采用能效等級不小于2級的產(chǎn)品”。相對于原節(jié)能設計標準，該條文文字未做變更，但2010版《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》對標GB 20665-2006《家用燃氣快速熱水器和燃氣采暖熱水爐能效限定值及能效等級》，新版節(jié)能設計標準發(fā)布時，熱水器能效標準已經(jīng)升版為GB20665-2015版，其對各能效等級熱水器及供暖爐的要求詳見表2。

表2 燃氣熱水器和供暖爐能效等級

新版熱水器能效標準不但提高了同等級產(chǎn)品的能效要求，關于產(chǎn)品能效等級的定義也更加苛刻。2006版熱水器能效標準認定產(chǎn)品能效的依據(jù)為其某個固定熱效率，即只要熱水器的熱效率值能達到某個最大值，便可認定該熱水器為相應能效等級的設備。我們知道，燃氣熱水器及供暖熱水爐在使用中的熱力效率除了受火力、溫度和水量影響以外，還與供水溫度(回水溫度)等因素相關，實際工作中設備效率與其在特定工況下能達到的最大值相關性不大，因此2015版熱水器能效標準對各設備能效等級的認定變?yōu)榱送瑫r依據(jù)其熱效率值的最大值和最小值。例如，熱水器效率同時滿足最大值不低于98 %、最小值不低于94 %時，才認為其達到1級能效等級；同理，能效等級為2級采暖爐的限值為η1=89 %、η2=85 %，只有在η1和η2同時滿足要求時，該采暖爐才能被認定為2級能效。

可以看出，盡管節(jié)能設計標準中該條文內容沒有變化，但由于產(chǎn)品能效標準對產(chǎn)品能效等級認定更加嚴格，對應等級產(chǎn)品的能效要求也有了一定幅度的提高，該條文事實上對設備的要求更高了，實際使用中有助于提高分戶式燃氣供暖系統(tǒng)的熱效率。

(3)房間空調器能效要求。條文6.4.2規(guī)定“采用分散式房間空調器進行空調和(或)供暖時，宜選擇符合國家節(jié)能等級要求的產(chǎn)品，不應采用能效等級低于2級的產(chǎn)品”。與對燃氣熱水器的要求一樣，該條文文字上并未做任何修改，但2010版節(jié)能設計標準對標GB 12021.3-2004《房間空氣調節(jié)器能效限定值及能效等級》，而新版節(jié)能設計標準對標該標準GB12021.3-2010版。由于產(chǎn)品能效要求的提升(見表3)，按照新版居住建筑節(jié)能設計標準執(zhí)行，僅空調器就可帶來6～7 %的能效提升。

表3 2級能效房間空氣調節(jié)器對照

對比節(jié)能設計標準中關于圍護結構熱工性能權衡判斷的要求還可以注意到，舊標準規(guī)定“供暖、空調設備為家用空氣源熱泵空調器，空調額定能效比取2.5，采暖額定能效比取1.9”，新版本分別要求為3.3和3.0，都是因為設備能效水平有了較大幅度的提高。

(4)其他設備能效要求。條文6.4.3規(guī)定，居住建筑集中設置冷源時，采用的冷水機組、單元式冷水機組、多聯(lián)機等設備應按照現(xiàn)行國家標準GB 50189《公共建筑節(jié)能設計標準》要求的效率執(zhí)行?，F(xiàn)行《公共建筑節(jié)能設計標準》(2015版)對冷水機組、單元式冷水機組、多聯(lián)機等設備的能效值要求比2005版也有較大幅度的提高，新版節(jié)能設計標準借此提高了住宅中類似設備的能效水平，具體內容可參照理解。

條文6.3.9對空氣源熱泵機組的使用提出了要求，與舊版規(guī)范相比，除了對空氣源熱泵的熱效率、除霜等要求以外，本次修訂增加了根據(jù)平衡點溫度設置輔助熱源的設計要求，針對四川高海拔嚴寒、寒冷地區(qū)，明確了使用該類設備的設計選型方法。

2.4 降低供熱系統(tǒng)水溫

新版節(jié)能設計標準6.3.6條對散熱器集中供暖系統(tǒng)的供水溫度和供回水溫差的規(guī)定為：“散熱器供暖系統(tǒng)應采用熱水作為熱媒；散熱器集中供暖系統(tǒng)宜按75 ℃/50 ℃連續(xù)供暖進行設計，且供水溫度不宜大于85 ℃，供回水溫差不宜小于20 ℃”。相對于舊版，本條文給出了供回水溫度推薦值，并降低了供回水溫差(舊版本設計標準對散熱器供暖系統(tǒng)要求供回水溫差不小于25 ℃)。

舊版節(jié)能設計標準要求低溫地面輻射供暖系統(tǒng)供水溫度不宜超過55 ℃，并要求供回水設計溫差 “不宜小于10 ℃”，新版節(jié)能設計標準6.3.7條則要求“供水溫度宜采用35 ℃～45 ℃，不應大于60 ℃；供回水溫差不宜大于10 ℃，且不宜小于5 ℃”。

可以看出，新版標準降低了供暖系統(tǒng)供水溫度，減小了供回水溫差，參照GB 50736-2012《民用建筑供暖暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》的要求，編制組認為，降低系統(tǒng)供水溫度有利于節(jié)能，還能提高散熱器及低溫地面輻射供暖的舒適度。綜合考慮系統(tǒng)經(jīng)濟性和舒適性之后，將散熱器供暖系統(tǒng)供回水溫差從25 °改為20 °，低溫地面輻射供暖的供回水溫差則由原來的“不宜小于10 °”改為“不宜大于10 °”。

2.5修訂設備及管道保溫(保冷)計算方法

舊版本節(jié)能設計標準要求空調冷熱水管道絕熱厚度按照GB/T 15586《設備及管道保冷設計導則》的經(jīng)濟厚度和防表面結露厚度的方法計算。本次標準修編時，該標準已經(jīng)被GB/T 8175-2008《設備及管道絕熱設計導則》代替，新版設計導則對保溫、保冷材料、施工用的粘接劑、密封劑和耐磨劑的性能、選擇原則都做出了詳細的規(guī)定；對于保溫，標準給出了經(jīng)濟厚度、允許表面熱損失、允許溫降計算方法；對于保冷，標準給出了經(jīng)濟厚度、防止表面凝露、允許損失量的保冷層厚度計算方法。根據(jù)該設計導則，新版節(jié)能設計標準6.4.10條對設備與管道保溫層厚度計算做了規(guī)定，具體要求如表4。

表4 管道保溫(保冷)層厚度計算方法

3 “分散”設置供暖空調系統(tǒng)

新版節(jié)能設計標準中，大部分條文都在規(guī)定集中供暖、空調系統(tǒng)的能源形式、系統(tǒng)配置、主要設備效率、水系統(tǒng)耗電輸熱比及系統(tǒng)調節(jié)措施等方面。需要注意的是，此舉并非表明編制組主張四川地區(qū)居住建筑采用大型集中供暖、空調系統(tǒng)，相反，四川地區(qū)居住建筑采用集中供暖空調系統(tǒng)反而應非常謹慎。

北方地區(qū)大型集中供暖系統(tǒng)的形成有其歷史背景和技術原因。過去我國北方供暖以燃煤為主，大型集中燃煤鍋爐效率更高，集中熱源也有利于對燃燒煙氣中污染物的集中處理。然而集中供暖必然增加輸配能耗，從鍋爐房經(jīng)換熱站再到用戶端管道系統(tǒng)的熱損失也不容忽視，系統(tǒng)過量損失更可達到系統(tǒng)總熱量的25 %。我國北方集中供暖經(jīng)驗表明，熱計量與分攤難題造成用戶參與節(jié)能自主性降低，以上諸多方面導致集中供暖系統(tǒng)極大的能源浪費?，F(xiàn)在城市熱源主要以清潔能源燃氣為主，各種規(guī)模燃氣鍋爐(熱水機組)都具有較高熱效率且相差不大，設備廠家推出的低氮鍋爐使得燃氣系統(tǒng)的環(huán)保性能再次提升，集中設置大型鍋爐房的理由已不充分。同時，燃氣到達最終用戶無需消耗多余能量，輸配能耗降低及過量損失減少使得小型分散式供暖系統(tǒng)的優(yōu)勢更加明顯。

2013年在北京舉辦的第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會上，江億院士就南方城市采用集中供暖還是分散供暖，做了重要報告，江院士用大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和典型工程案例證明了南方分散式供暖實際能耗遠低于集中供暖空調系統(tǒng)。江院士認為：由于氣候特點、能源結構、建筑特點及歷史原因，南方住宅不應該采用集中供暖；在不改變南方人生活習性的基礎上，應該發(fā)展適合南方特點的分散采暖方式；南方地區(qū)不同的采暖模式將對應巨大的能耗差別，從節(jié)能減排任務看，應該將采暖的選擇權交給居民。

因此，編制組并非主張在四川地區(qū)的居住建筑中設置集中供暖空調系統(tǒng)，修編的節(jié)能設計標準保留了針對集中供暖空調系統(tǒng)的條文，并就具體內容提高了要求，旨在從能源形式、系統(tǒng)配置、主要設備效率、水系統(tǒng)耗電輸熱比及系統(tǒng)調節(jié)措施等方面，對集中供暖空調系統(tǒng)進行嚴格的約束(詳見表5)，保證對于確有需要的工程，其中供暖空調系統(tǒng)能正確合理設置并高效節(jié)能運行。

表5 節(jié)能設計標準中與集中供暖空調系統(tǒng)相關的條文

4 暖通空調節(jié)能設計章節(jié)未設置強制性條文

國家對標準強制性條文進行了改革，擬推出全文強制性條文《住宅項目規(guī)范》，居住建筑設計相關強制執(zhí)行內容(包括暖通空調設計內容)全部匯編在該規(guī)范中，目前該規(guī)范正在征求意見且即將發(fā)布，因此DB 51/5027-2019《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》暖通空調節(jié)能設計章節(jié)未設置強制性條文。大家應注意，雖然目前《住宅項目規(guī)范》并未頒布，但居住建筑暖通空調設計中涉及強制執(zhí)行的內容，在其他現(xiàn)行 標準如GB50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》、GB50096-2011《住宅設計規(guī)范》等標準內，都能找到相對應的強制性條文，故設計時仍應嚴格遵守相關規(guī)定，避免違背強條。

5 結論

DB 51/5027-2019《四川省居住建筑節(jié)能設計標準》通過對主、被動節(jié)能技術和手段的提升以期實現(xiàn)節(jié)能65 %的目標。對建筑規(guī)劃、建筑設計及圍護結構保溫隔熱性能等的設計要求，可以降低居住建筑供暖空調能耗，供暖通風和空氣調節(jié)節(jié)能設計章節(jié)則在暖通空調設備能效、系統(tǒng)設置等方面，結合現(xiàn)有的技術水平給出了技術規(guī)定，擬在提高暖通空調系統(tǒng)能效。在進行居住建筑供暖空調系統(tǒng)設計時，應根據(jù)本地資源特征，從節(jié)約能源、保護生態(tài)的角度出發(fā)，選擇合適的能源形式，利用高效節(jié)能設備，按照實事求是的原則設計符合居住建筑負荷特征的供暖空調系統(tǒng)，最終降低居住建筑總體能源消耗。