江蘇省居住建筑節(jié)能75%技術(shù)研究與應(yīng)用

魏燕麗，許錦峰

（1.江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210008；2.江蘇省綠色建筑與結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210008）

0 引言

近年來(lái)，為了更進(jìn)一步推進(jìn)建筑節(jié)能暨綠色建筑事業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)相繼發(fā)布了建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。如2014年山東省發(fā)布了DB37 5026—2014《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了節(jié)能75%設(shè)計(jì)指標(biāo)和技術(shù)要求。2018年國(guó)家發(fā)布了JGJ 26—2018《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)建筑、熱工和供暖設(shè)計(jì)提出了節(jié)能措施要求，并將嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑的設(shè)計(jì)供暖能耗在2010版基礎(chǔ)上降低30%左右，即總體達(dá)到節(jié)能75%。2019年國(guó)家發(fā)布了GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。此外，天津市和河北省等也發(fā)布了節(jié)能75%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)。

江蘇省自20世紀(jì)90年代開(kāi)始了建筑節(jié)能試點(diǎn)工作，2001年編制了DB 32/478—2001《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，將建筑節(jié)能指標(biāo)從試點(diǎn)階段的30%提高到50%。2008年江蘇省對(duì)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，更名為DGJ 32/J71—2008《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，重新設(shè)定了節(jié)能50%的強(qiáng)制性控制指標(biāo)，并增加了節(jié)能65%的推薦性控制指標(biāo)。2014年江蘇省再次對(duì)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，更名為DGJ 32/J71—2014《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，取消了節(jié)能50%的要求和相關(guān)的節(jié)能技術(shù)指標(biāo)，提出了節(jié)能65%的強(qiáng)制性節(jié)能技術(shù)指標(biāo)。隨著人民生活水平提高和建筑技術(shù)進(jìn)步，全面提升江蘇省居住建筑的節(jié)能水平，研究江蘇省居住建筑節(jié)能75%技術(shù)路線并發(fā)布江蘇省DB 32/4066—2021《居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，有助于推動(dòng)江蘇省建筑高品質(zhì)發(fā)展和江蘇率先實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)碳達(dá)峰目標(biāo)。

1 江蘇省居住建筑節(jié)能75%技術(shù)原則

江蘇省位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，按照民用建筑熱工設(shè)計(jì)氣候分區(qū)，徐州市、連云港市屬于寒冷地區(qū)，其余各市均屬于夏熱冬冷地區(qū)[1]。江蘇省全年氣候變化較復(fù)雜，夏季炎熱、冬季陰冷，夏季需要隔熱兼顧冬季保溫。因此，江蘇省氣候特征與北京、山東、河北等寒冷地區(qū)的情況差異明顯，需結(jié)合江蘇氣候特色，研究因地制宜的節(jié)能75%居住建筑節(jié)能技術(shù)路線，其技術(shù)原則是進(jìn)一步改善居住建筑物室內(nèi)熱環(huán)境和室內(nèi)空氣質(zhì)量，提高江蘇省居住建筑物供暖、空調(diào)降溫用能效率，節(jié)約能源，同時(shí)提升居住建筑的功能和品質(zhì)。

2 江蘇省居住建筑節(jié)能75%技術(shù)路線研究

2.1 室內(nèi)熱環(huán)境的改善

明確節(jié)能75%居住建筑不采取冬季供暖與夏季空調(diào)措施時(shí)建筑物仍具有一定居住舒適度的原則。即江蘇省夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)建筑室內(nèi)熱舒適度較節(jié)能65%建筑有明顯提升，如冬季被動(dòng)供暖時(shí)室內(nèi)平均溫度比節(jié)能65%建筑均提高2℃。同時(shí)，為減少透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分對(duì)人體的冷輻射，規(guī)定了冬季被動(dòng)供暖時(shí)透明與非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫差不應(yīng)超過(guò)4℃。

近年來(lái)，江蘇地區(qū)出現(xiàn)了大量的使用可再生能源、集中空調(diào)和集中供暖系統(tǒng)的居住建筑。因此，集中空調(diào)供暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境計(jì)算參數(shù)以對(duì)現(xiàn)有集中空調(diào)供暖建筑試點(diǎn)工程的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)相關(guān)人體舒適度標(biāo)準(zhǔn)制定。節(jié)能75%居住建筑采用集中供暖建筑的室內(nèi)舒適度計(jì)算參數(shù)較節(jié)能65%居住建筑有所提升，其中室內(nèi)平均溫度比節(jié)能65%建筑提高2℃，見(jiàn)表1。

表1 江蘇省居住建筑室內(nèi)平均溫度對(duì)比

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)規(guī)定性指標(biāo)的優(yōu)化

2.2.1 體形系數(shù)的優(yōu)化

合并了分散空調(diào)供暖建筑和集中空調(diào)供暖建筑對(duì)建筑體形系數(shù)限值的要求，更便于居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，可為建筑師設(shè)計(jì)提供更加創(chuàng)造性的發(fā)揮空間。結(jié)合GB 50180—2018《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50352—2019《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》劃分建筑層數(shù)，其中把江蘇省節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)中6～8層、9～11層合并為6～11層。建筑物平立面不應(yīng)出現(xiàn)過(guò)多的凹凸，體形系數(shù)對(duì)建筑能耗的影響非常顯著。體形系數(shù)越低，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失越小。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，體形系數(shù)應(yīng)控制在較低的范圍內(nèi)。

體形系數(shù)不只是影響外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失，還與建筑造型、平面布局、采光通風(fēng)等緊密相關(guān)。體形系數(shù)過(guò)小，將制約建筑師的創(chuàng)造性，造成建筑造型呆板，平面布局困難，甚至難以滿(mǎn)足建筑功能的需要。因此，綜合考慮多方面的要求，對(duì)不低于6層的建筑設(shè)置了體形系數(shù)下限值。當(dāng)體形系數(shù)超出上限值時(shí)，則允許加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工指標(biāo)，并進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷。體形系數(shù)不允許低于規(guī)定的下限值。

2.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)的提升

根據(jù)江蘇省實(shí)際情況，居住建筑分為分散供暖空調(diào)建筑和集中供暖空調(diào)建筑2大類(lèi)型，即對(duì)應(yīng)于江蘇省節(jié)能65%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)中被動(dòng)建筑和主動(dòng)建筑。夏熱冬冷地區(qū)宜優(yōu)先采用分散供暖空調(diào)建筑，寒冷地區(qū)宜采用集中供暖建筑。江蘇省75%節(jié)能居住建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)主要從以下3個(gè)方面提升。

（1）外窗方面：從節(jié)能65%的工程案例看，由于窗戶(hù)熱工性能提高，住戶(hù)普遍反映冬季窗戶(hù)不存在結(jié)露現(xiàn)象，切身感受到建筑品質(zhì)和室內(nèi)舒適度的明顯提升。節(jié)能75%居住建筑外窗傳熱系數(shù)≤1.8 W/（m2·K），同時(shí)結(jié)合江蘇地區(qū)氣候特點(diǎn)，東、南、西向外窗采用活動(dòng)遮陽(yáng)，冬季室內(nèi)可獲得更多的太陽(yáng)得熱，夏季顯著降低了進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射。對(duì)于面廣量大的多層和高層居住建筑，適合外窗主要類(lèi)型是塑料型材、斷熱橋金屬型材、聚氨酯型材及三玻兩腔窗戶(hù)等，與當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相適應(yīng)，并適度超前。

（2）外墻保溫方面：外墻熱工性能進(jìn)行加強(qiáng)，當(dāng)外墻外保溫層過(guò)厚時(shí)，可采取適宜技術(shù)措施，如：增設(shè)托架、增加錨栓數(shù)量提高粘結(jié)面積比等構(gòu)造加強(qiáng)作法；改變保溫材料或系統(tǒng)，如EPS板薄抹灰系統(tǒng)改為EPS現(xiàn)澆免拆保溫模板系統(tǒng)；采用夾芯保溫等建筑工業(yè)化措施；采用復(fù)合保溫形式，如內(nèi)外復(fù)合保溫+隔熱反射涂料、成品房采用內(nèi)保溫+隔熱反射涂料、填充墻自保溫以降低外墻保溫層平均厚度等技術(shù)措施。

（3）內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面：繼續(xù)明確了分戶(hù)墻、分戶(hù)樓板等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能要求，相比較于江蘇省節(jié)能65%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)稍有提高。不同于北方的集中供暖，在江蘇省樓上下、相鄰住宅不同時(shí)間供暖空調(diào)時(shí)，分戶(hù)墻、樓板能耗傳遞甚至可能超過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗，不利于實(shí)際能耗控制；而樓板噪聲干擾則一直是居住建筑樓上下鄰里矛盾的熱點(diǎn)。分戶(hù)樓板可采用隔聲墊、浮筑樓板等做法，既解決了分戶(hù)保溫問(wèn)題，又提高了上下層之間的隔聲性能。

根據(jù)以上相關(guān)研究，提出了江蘇省節(jié)能75%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，以9層及以上分散供暖空調(diào)建筑為例，如表2所示。外墻保溫材料以石墨EPS板和熱固復(fù)合保溫板為例，不同地區(qū)、不同節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)外墻保溫厚度對(duì)比見(jiàn)表3，其中以典型的外保溫材料石墨EPS板為例，江蘇省節(jié)能75%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能65%居住建筑標(biāo)準(zhǔn)相比，夏熱冬冷地區(qū)外墻保溫層厚度大約增加15 mm，江蘇省節(jié)能75%標(biāo)準(zhǔn)中寒冷地區(qū)的外墻保溫層厚度和山東省節(jié)能75%標(biāo)準(zhǔn)的外墻保溫層厚度相當(dāng)。

表2 不同地區(qū)9層及以上分散供暖空調(diào)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)對(duì)比

表3 不同地區(qū)9層及以上分散供暖空調(diào)建筑的外墻保溫層厚度對(duì)比

2.3 新風(fēng)系統(tǒng)的增設(shè)

隨著對(duì)居住環(huán)境健康質(zhì)量要求的提高，對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)提出了更高要求。室內(nèi)通風(fēng)換氣是保持空氣品質(zhì)的主要手段?？刹捎米匀煌L(fēng)和新風(fēng)系統(tǒng)2種方式配合使用達(dá)到室內(nèi)通風(fēng)換氣的目的。在室內(nèi)啟用供暖空調(diào)系統(tǒng)或因室外噪聲干擾等原因需要關(guān)閉窗戶(hù)時(shí)，室內(nèi)如果沒(méi)有新風(fēng)供應(yīng)，室內(nèi)CO2濃度將會(huì)大大超標(biāo)。配置新風(fēng)系統(tǒng)是保持人體健康的必然要求。節(jié)能75%居住建筑每套住宅增設(shè)了新風(fēng)系統(tǒng)，有效改善住宅的室內(nèi)空氣質(zhì)量。居住建筑的新風(fēng)系統(tǒng)有新風(fēng)器、戶(hù)式新風(fēng)系統(tǒng)和建筑集中新風(fēng)系統(tǒng)3大類(lèi)型。工程上可根據(jù)具體情況因地制宜選擇。

2.4 可再生能源形式的拓展

江蘇地區(qū)具備較好的太陽(yáng)能資源條件，從2008年起已要求在居住建筑中安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，居住建筑采用太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用效果。應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。根據(jù)江蘇氣候及資源特點(diǎn)，擴(kuò)大了可再生能源建筑應(yīng)用形式和范圍，降低了居住建筑對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)，具有較強(qiáng)的地方適應(yīng)性。

太陽(yáng)能光伏技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，光電轉(zhuǎn)化效率在穩(wěn)步提高，系統(tǒng)造價(jià)在不斷下降，具備了商業(yè)化使用的條件。居住建筑光伏系統(tǒng)可為建筑提供公共照明、公共設(shè)施用電等，也可發(fā)電并網(wǎng)。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較合理時(shí)，居住建筑可采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)?？紤]到江蘇地區(qū)空氣源熱泵熱水器能效較高，如果因相關(guān)條件所限，不能滿(mǎn)足太陽(yáng)能熱水設(shè)置要求時(shí)，可采用空氣源熱泵熱水器?？諝庠礋岜迷O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施，避免對(duì)鄰居和建筑自身產(chǎn)生噪聲干擾。

地源熱泵系統(tǒng)可利用淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行供熱、空調(diào)與生活熱水，具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益。近年來(lái)，地源熱泵系統(tǒng)在江蘇地區(qū)得到日益廣泛的應(yīng)用?？諝庠礋岜脽崴到y(tǒng)在江蘇夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)用取得了較好的節(jié)能效果，應(yīng)用也越來(lái)越普遍，當(dāng)居住建筑采用地源熱泵或空氣源熱泵系統(tǒng)時(shí)，能夠一并提供住戶(hù)的夏季和冬季生活熱水，可不再設(shè)置太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

3 典型分散供暖空調(diào)建筑應(yīng)用研究

江蘇大部分建筑為分散供暖空調(diào)建筑，以南京某典型分散供暖空調(diào)建筑為例，該建筑為18層，建筑面積為4650.14 m2，建筑各朝向窗墻比：東西向0.03、南向0.37、北向0.28。對(duì)該建筑進(jìn)行2種工況模式的能耗比較研究，一種工況模式為原有模式：屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.45 W/（m2·K），外窗采用活動(dòng)外遮陽(yáng)，外窗傳熱系數(shù)K=2.4 W/（m2·K），外墻傳熱系數(shù)K=0.70 W/（m2·K）；另外一種工況模式為屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K=0.45 W/（m2·K），高性能節(jié)能窗、稍放松墻體、采用活動(dòng)外遮陽(yáng)，外窗傳熱系數(shù)K=1.8 W/（m2·K），外墻傳熱系數(shù)K=0.80 W/（m2·K）。這2種工況模式的建筑能耗見(jiàn)表4，可得出采用高性能節(jié)能門(mén)窗、稍放松墻體、設(shè)置活動(dòng)外遮陽(yáng)的工況模式時(shí)，該典型分散供暖空調(diào)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)可達(dá)到節(jié)能75%。

表4 南京某分散供暖空調(diào)建筑原有模式與高性能節(jié)能窗、稍放松墻體時(shí)建筑耗電量對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

（1）江蘇省夏熱冬冷地區(qū)宜優(yōu)先采用分散供暖空調(diào)建筑，寒冷地區(qū)宜采用集中供暖建筑。

（2）節(jié)能75%居住建筑提升了居住空間的冬夏季舒適度，顯著改善居住建筑品質(zhì)，充分反映居住建筑特點(diǎn)，并與住宅用戶(hù)實(shí)際需求吻合。

（3）提出了更高效節(jié)能、更高舒適度的圍護(hù)結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系，進(jìn)一步明確了分戶(hù)樓板的保溫隔聲要求、加強(qiáng)外窗熱工性能和遮陽(yáng)對(duì)居住建筑節(jié)能效果有明顯作用。

（4）增設(shè)戶(hù)內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，拓展了太陽(yáng)能光伏、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)等可再生能源建筑應(yīng)用形式和范圍，有助于提升居住環(huán)境質(zhì)量和提高居住建筑的整體能效。

（5）江蘇省推廣實(shí)施節(jié)能75%技術(shù)，既顯著提升建筑節(jié)能水平，切實(shí)增強(qiáng)人民群眾的獲得感、幸福感和安全感，有助于加快實(shí)現(xiàn)建筑用能碳達(dá)峰目標(biāo)，又對(duì)江蘇省乃至夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能暨綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。