魏燕麗，許錦峰

（1.江蘇省建筑科學研究院有限公司，江蘇 南京 210008；2.江蘇省綠色建筑與結(jié)構(gòu)安全重點實驗室，江蘇 南京 210008）

0 引言

近年來，為了更進一步推進建筑節(jié)能暨綠色建筑事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)相繼發(fā)布了建筑節(jié)能標準。如2014年山東省發(fā)布了DB37 5026—2014《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》，規(guī)定了節(jié)能75%設(shè)計指標和技術(shù)要求。2018年國家發(fā)布了JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》，對建筑、熱工和供暖設(shè)計提出了節(jié)能措施要求，并將嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑的設(shè)計供暖能耗在2010版基礎(chǔ)上降低30%左右，即總體達到節(jié)能75%。2019年國家發(fā)布了GB/T 51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標準》。此外，天津市和河北省等也發(fā)布了節(jié)能75%居住建筑標準。

江蘇省自20世紀90年代開始了建筑節(jié)能試點工作，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)計標準》，將建筑節(jié)能指標從試點階段的30%提高到50%。2008年江蘇省對居住建筑節(jié)能設(shè)計標準進行了修訂，更名為DGJ 32/J71—2008《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計標準》，重新設(shè)定了節(jié)能50%的強制性控制指標，并增加了節(jié)能65%的推薦性控制指標。2014年江蘇省再次對居住建筑節(jié)能設(shè)計標準進行了修訂，更名為DGJ 32/J71—2014《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計標準》，取消了節(jié)能50%的要求和相關(guān)的節(jié)能技術(shù)指標，提出了節(jié)能65%的強制性節(jié)能技術(shù)指標。隨著人民生活水平提高和建筑技術(shù)進步，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)計標準》，有助于推動江蘇省建筑高品質(zhì)發(fā)展和江蘇率先實現(xiàn)建筑行業(yè)碳達峰目標。

1 江蘇省居住建筑節(jié)能75%技術(shù)原則

江蘇省位于長江中下游地區(qū)，按照民用建筑熱工設(shè)計氣候分區(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，如冬季被動供暖時室內(nèi)平均溫度比節(jié)能65%建筑均提高2℃。同時，為減少透明圍護結(jié)構(gòu)部分對人體的冷輻射，規(guī)定了冬季被動供暖時透明與非透明圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫差不應超過4℃。

近年來，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)境計算參數(shù)以對現(xiàn)有集中空調(diào)供暖建筑試點工程的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)相關(guān)人體舒適度標準制定。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℃，見表1。

表1 江蘇省居住建筑室內(nèi)平均溫度對比

2.2 圍護結(jié)構(gòu)規(guī)定性指標的優(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，可為建筑師設(shè)計提供更加創(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)計標準》和GB 50352—2019《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標準》劃分建筑層數(shù)，其中把江蘇省節(jié)能65%標準中6～8層、9～11層合并為6～11層。建筑物平立面不應出現(xiàn)過多的凹凸，體形系數(shù)對建筑能耗的影響非常顯著。體形系數(shù)越低，外圍護結(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)應控制在較低的范圍內(nèi)。

體形系數(shù)不只是影響外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱損失，還與建筑造型、平面布局、采光通風等緊密相關(guān)。體形系數(shù)過小，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，甚至難以滿足建筑功能的需要。因此，綜合考慮多方面的要求，對不低于6層的建筑設(shè)置了體形系數(shù)下限值。當體形系數(shù)超出上限值時，則允許加強建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工指標，并進行圍護結(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 圍護結(jié)構(gòu)熱工指標的提升

根據(jù)江蘇省實際情況，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大類型，即對應于江蘇省節(jié)能65%居住建筑標準中被動建筑和主動建筑。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)能居住建筑的圍護結(jié)構(gòu)熱工指標主要從以下3個方面提升。

（1）外窗方面：從節(jié)能65%的工程案例看，由于窗戶熱工性能提高，住戶普遍反映冬季窗戶不存在結(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），同時結(jié)合江蘇地區(qū)氣候特點，東、南、西向外窗采用活動遮陽，冬季室內(nèi)可獲得更多的太陽得熱，夏季顯著降低了進入室內(nèi)的太陽輻射。對于面廣量大的多層和高層居住建筑，適合外窗主要類型是塑料型材、斷熱橋金屬型材、聚氨酯型材及三玻兩腔窗戶等，與當前的技術(shù)經(jīng)濟條件相適應，并適度超前。

（2）外墻保溫方面：外墻熱工性能進行加強，當外墻外保溫層過厚時，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；采用復合保溫形式，如內(nèi)外復合保溫+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)圍護結(jié)構(gòu)方面：繼續(xù)明確了分戶墻、分戶樓板等圍護結(jié)構(gòu)的性能要求，相比較于江蘇省節(jié)能65%居住建筑標準稍有提高。不同于北方的集中供暖，在江蘇省樓上下、相鄰住宅不同時間供暖空調(diào)時，分戶墻、樓板能耗傳遞甚至可能超過外圍護結(jié)構(gòu)能耗，不利于實際能耗控制；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。分戶樓板可采用隔聲墊、浮筑樓板等做法，既解決了分戶保溫問題，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%居住建筑標準的圍護結(jié)構(gòu)指標體系，并與相關(guān)標準進行對比，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板和熱固復合保溫板為例，不同地區(qū)、不同節(jié)能標準時外墻保溫厚度對比見表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%居住建筑標準和節(jié)能65%居住建筑標準相比，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%標準中寒冷地區(qū)的外墻保溫層厚度和山東省節(jié)能75%標準的外墻保溫層厚度相當。

表2 不同地區(qū)9層及以上分散供暖空調(diào)建筑圍護結(jié)構(gòu)性能指標對比

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比

2.3 新風系統(tǒng)的增設(shè)

隨著對居住環(huán)境健康質(zhì)量要求的提高，對室內(nèi)空氣品質(zhì)提出了更高要求。室內(nèi)通風換氣是保持空氣品質(zhì)的主要手段?？刹捎米匀煌L和新風系統(tǒng)2種方式配合使用達到室內(nèi)通風換氣的目的。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)閉窗戶時，室內(nèi)如果沒有新風供應，室內(nèi)CO2濃度將會大大超標。配置新風系統(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。居住建筑的新風系統(tǒng)有新風器、戶式新風系統(tǒng)和建筑集中新風系統(tǒng)3大類型。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)具備較好的太陽能資源條件，從2008年起已要求在居住建筑中安裝太陽能熱水系統(tǒng)，多年運行經(jīng)驗表明，居住建筑采用太陽能光熱系統(tǒng)具有良好的應用效果。應繼續(xù)堅持使用太陽能熱水系統(tǒng)。根據(jù)江蘇氣候及資源特點，擴大了可再生能源建筑應用形式和范圍，降低了居住建筑對傳統(tǒng)能源的依賴，具有較強的地方適應性。

太陽能光伏技術(shù)近年來發(fā)展迅速，光電轉(zhuǎn)化效率在穩(wěn)步提高，系統(tǒng)造價在不斷下降，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)過經(jīng)濟技術(shù)比較合理時，居住建筑可采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。考慮到江蘇地區(qū)空氣源熱泵熱水器能效較高，如果因相關(guān)條件所限，不能滿足太陽能熱水設(shè)置要求時，可采用空氣源熱泵熱水器?？諝庠礋岜迷O(shè)計時應采取適當措施，避免對鄰居和建筑自身產(chǎn)生噪聲干擾。

地源熱泵系統(tǒng)可利用淺層地熱能資源進行供熱、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，地源熱泵系統(tǒng)在江蘇地區(qū)得到日益廣泛的應用。空氣源熱泵熱水系統(tǒng)在江蘇夏熱冬冷地區(qū)應用取得了較好的節(jié)能效果，應用也越來越普遍，當居住建筑采用地源熱泵或空氣源熱泵系統(tǒng)時，能夠一并提供住戶的夏季和冬季生活熱水，可不再設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)。

3 典型分散供暖空調(diào)建筑應用研究

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。對該建筑進行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），外窗采用活動外遮陽，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、采用活動外遮陽，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表4，可得出采用高性能節(jié)能門窗、稍放松墻體、設(shè)置活動外遮陽的工況模式時，該典型分散供暖空調(diào)建筑圍護結(jié)構(gòu)可達到節(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、稍放松墻體時建筑耗電量對比

4 結(jié)語

（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，并與住宅用戶實際需求吻合。

（3）提出了更高效節(jié)能、更高舒適度的圍護結(jié)構(gòu)指標體系，進一步明確了分戶樓板的保溫隔聲要求、加強外窗熱工性能和遮陽對居住建筑節(jié)能效果有明顯作用。

（4）增設(shè)戶內(nèi)新風系統(tǒng)以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，拓展了太陽能光伏、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)等可再生能源建筑應用形式和范圍，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）江蘇省推廣實施節(jié)能75%技術(shù)，既顯著提升建筑節(jié)能水平，切實增強人民群眾的獲得感、幸福感和安全感，有助于加快實現(xiàn)建筑用能碳達峰目標，又對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。