JGJ 75-2003(条文说明) 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准.pdf
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1、中华人民共和国行业标准夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JCJ 75-23 条文说明前夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ 75-23经建设部2003年7月11日以第165号公告批准,业已发布。为了便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定, 图1夏热冬暖地区分区图115 a _O肉_-计算时的依据。室内热环境质量的指标体系包括温度、湿度、风速、壁面温度等多项指标。标准中只规定了温度指标和换气次数指标,这是由于当前一般住宅较少配备户式中央空调系统,室内空气湿度、风速等参数实际上难以控制。另一方面,在室内热环境的诸多指标中,温度指标是一个最重要的指标,而换气次
2、数指标则是从人体卫生角度考虑必不可少的指标,所以只提出空气温度指标和换气次数指标。居住空间夏季设计计算温度规定为26(;,北区冬季居住空间设计计算温度规定为16(;,这和该地区原来恶劣的室内热环境相比,提高幅度比较大,基本上达到了热舒适的水平。要说明的是北区室内采暖设计计算温度规定为16(;,而国家标准住宅设计规范)GB 596-1999中表6.2.2规定室内采暖计算温度为:卧室、起居室(厅)和卫生间为18(;,厨房为15吧。本标准在讨论北区采暖设计计算温度时,当地居民反映冬季室内保持16C比较舒适。因此,根据当前现实情况,规定设计计算温度为16(; ,当然,这并不影响居民冬季保持室内温度18
3、(;,或其他适宜的温度。换气次数是室内热环境的另外一个重要的设计指标,夏、冬季室外的新鲜空气进入空调、采暖的建筑内,一方面有利于确保室内的卫生条件,另一方面又要消耗大量的能源,因此要确定一个合理的计算换气次数。由于人均住房面积增加,1小时换气1次,人均占有新风量应能达到卫生标准要求。比如,当前居住建筑的净高一般大于2.5m,按人均居住面积15m2计算,1小时换气1次,相当于人均占有新风会超过37.5旷/h。那么,人均占有新风会超过37.5旷/h意味着什么呢?目前,(住宅设计规范中还没有涉及居住建筑的换气次数问题,表2为民用建筑主要房间人员所需最小新风量参考数值,是根据国家现行公共场所卫生标准)
4、GB 9663 - GB 9673、室内空气质量标准和旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准)GB 50189等标准摘录的,31 可供比较、参考。应该说,每小时换气1次已达到卫生要求。旅游旅馆、饭店办公楼中、小学表2部分民用建筑主要房间人员所需的最小新凤量参考值m3/(h.人)J 房间类型新风量参考依据3-5星级.,30 GB 9663一1996客房2星级以下., 20 GB 9663-1996 3-5星级., 30 GB 9663-1996 餐厅、宴会厅、多功能厅2星级以下., 20 GB 9663一19963-5星级.,50 GB 9663-1996 会议室、办公室、接待室2星级以下.,
5、20 GB 9663-199面高级35 - 50 室内空气质量标准办公室(无烟)一般20- 30 室内空气质量标准会议室(无烟)30- 50 室内空气质量标准小学王军11GB/T 17226-1998 教室初中. 14 GB/T 17226-1998 高中., 17 GB/T 17226-1998 潮湿是夏热冬暖地区气候的一大特点。在室内热环境主要设计指标中虽然没有明确提出相对湿度设计指标,但并非完全没有考虑潮湿问题。实际上,在空调设备运行的状态下,室内同时在进行除湿。因此在大部分时间内,室内的潮湿问题也已经得到了解决。3.0.4 以往,由于经济上的原因,夏热冬暖地区的居住建筑,夏冬两季室内的
6、热环境质量很差。实施本标准可以大大改善夏冬两季的室内热环境质量,提高人民的居住舒适水平。但是,为了满足我国相关标准提出的室内热环境要求,居住建筑需要采取空调和采暖措施,而空调和采暖措施就必然要消艳能源。以往夏热冬暖地区传统居住建筑的围护结构热工设计,一般都不考虑室内设置空调、采暖设备及节能的需要,以致建筑围护结构的热工性能很差。有条件的部分住户夏季使用空调器降温,而冬季需要采32 暖的北区,往往采用电暖器采暖。如果不从根本上改变建筑围护结构热工性能差的这种状况,要保证主要居室冬天和夏天舒适的室内空气温度参数,空调和采暖的能源消耗量将会非常巨大。因此必须从合理建筑设计、改善建筑围护结构热工性能和
7、提高空调、采暖设备能效比几方面入手,采取定的节能技术措施,提高空调、采暖能掠利用效率。只有这样才能做到一方面大大提高人民的居住舒适水平,另一方面也贯彻执行了国家相关建筑节能的方针政策。根据气候状况,北区需要采暖和空调才能保持室内热环境条件,而南区则对采暖基本上没有需求。随着经济发展、生活水平提高,空调采暖能耗必然急剧增加,这是必然的趋势,0.8时,建筑能耗总差别较大。当0.8时,建筑总能耗平均增加4.7%0因此表4.0.7-1对使用范围不作限制,而表4.0.7-2规定取值运0.8。当0.8时,则应采用第5章对比评定法来判定建筑物是否满足节能要求;当GB 5栅6一1999的规定:为保证住宅侧面采
8、光,窗地面积比值不得小于117(即14.3% )。考虑到我国夏热冬暖地区居住建筑普遍使用推拉窗和平开窗,推拉窗的最大可开启面积接近50%,平开窗接近1%。所以本条文的规定是容易实现的。4.0.11 本条文为强制性条文。为了保证居住建筑的节能,要求外窗及阳台门具有良好的气密性能,以抵御夏季和冬季室外空气过多的向室内渗漏。夏热冬暖地区,地处沿海,雨量充沛,多热带风暴和台风袭击,多有大风、暴雨天气,因此对外窗和阳台门气密性能要有较高的要求。现行国家标准建筑外窗气密性分级及其检测方法GB/T 7107-22规定的3级对应的空气渗透数据是:在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量在1.5-2.5m3
9、之间和每小时每平方米面积的空气渗透量在4.5-7.5旷之间;4级对应的空气渗透数据是:在lOPa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量在0.5-1.5m3之间和每小时每平米面积的空气渗透量在1.5-4.5旷之46 间。因此本条文的规定相当于1-9层的外窗的气密性等级不低于3级,10层及10层以上的外窗的气密性等级不低于4级。4.0.12 本条文所提出的这几种屋顶和外墙的节能措施,是基于华南地区的气候特点,考虑充分利用气候资源达到节能目的而提出的,同时也是为了鼓励推行绿色建筑和生态建筑的设计思想。这些措施经测试、模拟和实际应用证明是行之有效的,其中有些措施的节能效果显著。采用浅色饰面材料的屋顶外表面
10、和外墙面,在夏季能反射较多的太阳辐射热,从而能降低室内的太阳辐射得热量和围护结构内表面温度。当白天元太阳时和在夜晚,浅色围护结构外表面又能把围护结构的热量向外界辐射,从而降低室内温度。在厦门地区做过这样测试:有两间位于顶层的房间,屋顶外表面两年前均经保温涂料刷白,其中一间两年后重新刷白,经测试,重新刷白房间由于外表的颜色枝,屋顶外表面、内表面和室内温度比未重新刷白房间分别低了4.8t:、1.7C和1.1t:,说明浅色外表面能有效地改善室内热环境。仍有些地区习惯采用带有空气间层的屋顶和外墙,如华南地区普遍采用的五脚隔热砖屋顶等,均可视为普通的空气间层。考虑到华南地区居住建筑屋顶设计形式的普遍性,
11、架空大阶砖通风屋顶受女儿墙遮挡影响效果较差,且习惯上也逐渐被成品的带脚隔热砖所取代,故本条文未对其做特别推荐,其隔热效果也可以近似为封闭空气间层。研究表明封闭空气间层的传热量中辐射换热比例约占70%。本条文提出采用带铝锚的空气间层目的在于提高其热阻,贴敷单面铝锚的封闭空气间层热阻值提高3.6倍,节能效果显著,目前国内铝锚的生产量已经能够满足建筑市场的需要,因此,这项节能措施更有继续推广的价值。值得注意的是,当采用单面铝宿空气间层时,铝衙应设置在室外侧的一面。蓄水、含水屋面是适应本气候区多雨气候特点的节能措施,国外如日本、印度、马来西亚等和我国长江流域省份及台湾省都有普遍应用,也有一些地区如四川
12、省等颁布了相关的地方标准。47 这类屋顶是依靠水分的蒸发消耗屋顶接收到的太阳辐射热量,水的主要来源是蓄存的天然降水,补充以自来水。实测表明,夏季采用上述措施屋顶内表面温度下降3-5t,其中蓄水屋面下降3.3t ,含水屋面下降3.6吃。含水屋面由于含水材料在含水状态下也具有一定的热阻故表现为这种屋面的隔热作用优于蓄水屋面。当采用蓄水屋面时,储水深度应大于等于2mm,水面宜有浮生植物或浅色漂浮物;含水屋面的含水层宜采用加气混凝土块等固体建筑材料,厚度应大于等于1mm。遮阳屋面是现代建筑设计中利用屋面作为活动空间所采取的一项有效的防热措施,也是一项建筑围护结构的节能措施。本标准建议两种做法:采用百叶
13、板遮阳棚的屋面和采用爬藤植物遮阳棚的屋面。测试表明,夏季顶层空调房间屋面做有效的遮阳构架,屋顶热流强度可以降低约509奋,如果热流强度相同时,做有效遮阳的屋顶热阻值可以减少60%。同时屋面活动空间的热环境会得到改善。强调屋面遮阳百叶板的坡向在于,夏热冬暖地区位于北回归线两侧,夏季太阳高度角大,坡向正北向的遮阳百叶片可以有效地遮挡太阳辐射,而在冬季由于太阳高度角较低时物HEPSH;20 辈革 48 。-20 0:4:8:12:16:20:24: 时间(h)图4遮阳屋顶、商热板屋顶、大阶砖通风屋顶热流强度比较1一加气块屋顶设百叶遮阳Ro=0.452一隔热板屋顶Ro=l.133一架空大阶砖屋顶Ro=
14、0.36太阳辐射也能够通过百叶片间隙照到屋面,从而达到夏季防热冬季得热的热工设计效果,屋面采用植物遮阳棚遮阳时,选择冬季落叶类爬藤植物的目的也是如此。屋面采用百叶遮阳棚的百叶片宜坡向北向450;植物遮阳棚宜选择冬季落叶类爬藤植物。遮阳屋顶、隔热板屋顶、大阶砖通风屋顶热流强度比较见图4。49 5 建筑节能设计的综合评价5.0.1 本标准第4章建筑和建筑热工节能设计和本章建筑节能设计的综合评价是并列的关系。如果所设计的建筑已经符合第4章的规定,则不必再依据第5章对它进行节能设计的综合评价。反之,也可以依据第5章对所设计的建筑直接进行节能设计的综合评价。必须指出的是,如果所设计的建筑不能完全满足本标
15、准的第4.0.4、4.0.5、4.0.6和4.0.7条的规定,则必须通过综合评价来证明它能够达到节能目标。本标准的节能设计综合评价采用对比评定法。对比评定法是一种灵活的、切合实际的方法。采用这一方法的理由是:既然达到第4章的最低要求,建筑就可以满足节能设计标准,那么将所设计的建筑与满足第4章要求的参照建筑进行能耗对比计算,若所设计建筑物的能耗并不高出按第4章的要求设计的节能参照建筑,则同样应该判定所设计建筑满足节能设计标准。这种方法在美国的一些建筑节能标准中已经被广泛采用。对比评定法是先按所设计的建筑物的大小和形状设计一个节能建筑(即满足第4章的要求的建筑),称之为参照建筑。将所设计建筑物与参
16、照建筑进行对比计算,若所设计建筑的能耗不比参照建筑高,则认为它满足本节能设计标准的要求。若所设计建筑的能耗高于对比的参照建筑,则必须对所设计建筑物的有关参数进行调整,再进行计算,直到满足要求为止。采用对比评定法与采用单位建筑面积的能耗指标的方法相比有明显的优点。采用单位建筑面积的能耗指标,对不同形式的建50 筑物有着不同的节能要求:为了达到相同的单位建筑面积能耗指标,对于高层建筑、多层建筑和低层建筑所要采取的节能措施显然有非常大的差别。实际上,第4章的有关要求是采用本地区的一个基准的多层建筑,按其达到节能50%而计算得到的。将这一基准建筑物节能50%后的单位建筑面积能耗作为标准用于所有种类的居
17、住建筑节能设计,是不妥当的。因为高层建筑和多层建筑比较容易达到,而低层建筑和别墅建筑则较难达到。采用对比评定法则是采用了一个相对标准,不同的建筑有着不同的单位建筑面积能耗,但有着基本相同的节能率。本标准引入空调采暖年耗电指数作为对比w算的参数。这一指数为元量纲数,它与本标准规定的计算条件下计算的空调采暖年耗电量基本成正比。本标准的对比评定法既可以直接采用空调采暖年耗电量进行对比,也可以采用空调采暖年耗电指数进行对比。采用空调采暖年耗电指数进行计算对比,计算上更加简单一些。本标准允许使用空调采暖年耗电指数或空调采暖年耗电量作为节能综合评价的判据。在采用空调采暖年耗电量进行对比计算时由于有多种计算
18、方法可以采用,因而规定在进行对比计算时必须采用相同的计算方法。同样的理由需采用相同的计算条件。本条也为对比评定法专门列出了判定的公式。本条特别规定天窗、屋面和轻质墙体必须满足第4章的规定,这是因为天窗、屋面的节能措施虽然对整栋建筑的节能贡献不大,但对顶层房间的室内热环境而言却是非常重要的。在自然通风的条件下,轻质墙体的内表面最高温度是控制值,这与节能计算的关系虽然不大,但对人体的舒适度有很大的关系。人不舒适时会采取降低空调温度的办法,或者在本不需要开空调的天气多开空调。因而规定轻质墙体必须满足第4章的要求,而且轻质墙体也较容易达到要求。5.0.2 参照建筑是用来进行对比评定的节能建筑。首先,5
19、1 参照建筑必须在大小、形状、朝向等各个方面与所设计的实际建筑物相同,才可以作为对比之用。由于参照建筑是节能建筑,因而它必须满足第4章几条重要条款的最低要求。当所设计的建筑在某些方面不能满足节能要求时,参照建筑必须在这些方面进行调整。本条规定参照建筑各个朝向的窗墙比应符合第4章的规定。非常重要的是,参照建筑围护结构的各项性能指标应为第4章规定性指标的限值。这样参照建筑是一个刚好满足节能要求的建筑。把所设计的建筑与之相比,即是要求所设计的建筑可以满足节能设计的最低要求。与参照建筑所不同的是,所设计的建筑会在某些围护结构的参数方面不满足第4章规定性指标的要求。5.0.3 本标准第5章的目的是审查那
20、些不完全符合第4章规定的居住建筑是否也能满足节能要求。为了在不同的建筑之间建立起一个公平合理的可比性,并简化审查工作量,本条特意规定了计算的标准条件。计算时取卧室和起居室室内温度,冬季全天为不低于16C, 夏季全天为不高于26C,换气次数为1.0次/h。本标准在进行对比计算时之所以取冬季室内不低于16C,主要是因为本地区的居民生活中已经习惯了在冬天多穿衣服而不采暖。而且,由于本地区的冬季不太冷,因而只要冬季关好门窗,室内空气的温度已经足够高,所以大多数人在冬季不采暖。为了使采暖能耗在计算中所占的比例不会太大,使得计算的结果与实际情况更加接近,因而调低了室内的冬季最低计算温度。采暖设备的额定能效
21、比取1.5,主要是考虑冬季采暖设备部分使用家用冷暖型(风冷热泵)空调器,部分仍使用电热型采暖器;空调设备额定能效比取2.7,主要是考虑家用空调器国家标准规定的最低能效比已有所提高,目前已经完全可以满足这一水平。本标准附录中的空调采暖年耗电指数简化计算公式中已经包括了空调、采暖能效比参数。在计算中取比较低的设备额定能效比,有利于突出建筑围护52 结构在建筑节能中的作用。由于本地区室内采暖、空调设备的配置是居民个人的行为,本标准实际上能控制的主要是建筑围护结构,所以在计算中适当降低设备的额定能效比对居住建筑实际达到节能50%的目标是有利的。居住建筑的内部得热比较复杂,在冬季可以减小采暖负荷,在夏季
22、则增大空调负荷。在计算时不考虑室内得热可以简化计算。对于南区,由于采暖可以不考虑,因而本标准规定可不进行采暖部分的计算。这样规定与夏热冬暖地区的划定原则是一致的。对于北区,由于其靠近夏热冬冷地区,还会有一定的采暖,因而采暖部分不可忽略。5.0.4本标准规定,计算空调采暖年耗电量采用动态的能耗模拟计算软件。夏热冬暖地区室内外温差比较小,一天之内温度波动对围护结构传热的影响比较大。尤其是夏季,白天室外气温很高,又有很强的太阳辐射,热量通过围护结构从室外传入室内;夜里室外温度下降比室内温度快,热量有可能通过围护结构从室内传向室外。由于这个原因,为了比较准确地计算采暖、空调负荷,并与现行国标采暖通风与
23、空气调节设计规范GBJ 19保持一致,需要采用动态计算方法。动态的计算方法有很多,暖通空调设计手册里冷负荷计算法就是一种常用的动态计算方法。本标准采用了反应系数计算方法,并采用美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的DOE-2软件作为计算工具。DOE-2用反应系数法来计算建筑围护结构的传热量。反应系数法是先计算围护结构内外表面温度和热流对一个单位三角波温度扰量的反应,计算出围护结构的吸热、放热和传热反应系数,然后将任意变化的室外温度分解成个个可叠加的三角波,利用导热微分方程可叠加的性质,将围护结构对每一个温度三角波的反应叠加起来,得到任意一个时期围护结构表面的温度和热流。DOE-2软件可以模拟建筑物采
24、暖、空调的热过程。用户可以53 输入建筑物的几何形状和尺寸,可以输入室内人员、电器、炊事、照明等的作息时间,可以输入一年8760个小时的气象数据,可以选择空调系统的类型和容量等等参数。DOE-2根据用户输入的数据进行计算,计算结果以各种各样的报告形式来提供。鉴于DOE-2软件的输入比较麻烦,不容易掌握,中国建筑科学研究院建筑物理研究所开发了与之配套的输入输出软件。美国劳伦斯伯克力国家实验室还特意将本地区的几个典型城市的气象数据转换成DOE-2软件的标准格式,以用于能耗分析计算。另外,清华大学开发的DeST动态模拟能耗计算软件也可以用于能耗分析。该软件也给出了全国许多城市的逐时气象数据,有着较好
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