新旧建筑节能规范就暖通要求对比分析

2023-03-15 15:04
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前言


     为适应国际技术法规与技术标准通行规则,住房和城乡建设部提出政府制定强制性标准、社会团体制定自愿采用性标准的长远目标,明确了逐步用全文强制性工程建设规范取代现行标准中分散的强制性条文的改革任务。强制性工程建设规范体系覆盖工程建设领域各类建设工程项目,分为工程项目类规范(简称项目规范)和通用技术类规范(简称通用规范)两种类型。

     强制性工程建设规范具有强制约束力,是保障人民生命财产安全、人身健康、工程安全、生态环境安全、公众权益和公众利益,以及促进能源资源节约利用、满足经济社会管理等方面的控制性底线要求,工程建设项目的勘察、设计、施工、验收、维修、养护、拆除等建设活动全过程中必须严格执行;且现行相关工程建设国家标准、行业标准中的强制性条文同时废止。

     在此国际环境之下,依据 《住房和城乡建设部关于印发2019年工程建设规范和标准编制及相关工作计划的通知》(建标函 [2019]8号)要求,总结以往实践经验,广泛征求意见和调查研究,《建筑节能与可再生能源利用通用规范》应运而生。笔者就此强制性工程建设规范中新建建筑暖通专业部分实施前后其设计要求变化进行对比说明,以供各位同仁参考。

一、规范条文前后对比

     《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021(后文简称“新规”)执行的同时,现行工程建设标准相关的强制性条文被废止,如《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015、《建筑节能工程施工质量验收标准》GB50411-2019、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010、《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-2009、《温和地区居住建筑节能设计标准》JGJ475-2019、《民用建筑太阳能热水系统应用技术标准》GB50364-2018、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005(2009版)、《太阳能供热采暖工程技术标准》GB50495-2019、《民用建筑太阳能空调工程技术规范》GB50787-2012等节能和可再生能源规范的全部强制性条文,以及《建筑照明设计标准》GB50034-2013、《住宅设计规范》GB50096-2011、《住宅建筑规范》GB50368-2005、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012、《辐射供暖供冷技术规程》JGJ142-2012、《外墙外保温工程技术标准》JGJ144-2019、《供热计量技术规程》JGJ173-2009、《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ255-2012、《建筑外墙外保温防火隔离带技术规程》JGJ289-2012等规范的节能和可再生能源相关的强制性条文。其中和新建建筑中暖通设计相关的主要有以下方面内容:

     1、暖通能源方案;

     2、能量监测计量;

     3、冷热源选择;

     4、冷热负荷计算;

     5、暖通输配效率;

     6、系统余热回收;

     7、房间自动温控;

     8、系统智能控制等。

二、 暖通条文内容前后对比

     新规关于新建建筑中暖通空调设计要求与《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015相应内容的阐述格式非常相似,故现以旧规范《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015(后文简称“旧规”)为例,进行新旧规范对暖通设计要求的对比分析。

     首先,规范对各种锅炉的热效率进行了规定,我们以建筑项目中常见的燃油燃气锅炉为例,新旧规范均将该类型锅炉细分成了重油、轻油、燃气这三种类型,而旧规在此基础上以额定蒸发量2t/h、额定热功率1.4MW为界再细分,界线以下重油、轻油、燃气锅炉热效率分别规定为86%、88%、88%,锅炉额定容量界线以上比以下要高2%,如图一所示,而新规对重油、轻油、燃气锅炉热效率要求有了进一步提升,分别提升到90%、90%、92%,如图二所示。同时,新旧规范均对冷热水机组性能系数和部分负荷性能系数作出了规定,且关于定频还是变频其要求也是不一样:整体上,额定工况下,变频机组比定频机组性能系数要求可以适当降低,水冷变频离心机组大约是定频的0.93倍,水冷变频螺杆机组是定频的0.95倍,而部分负荷时,变频机组比定频机组部分负荷性能系数要求要严格,水冷变频离心机组大约是定频的1.3倍,水冷变频螺杆机组是定频的1.15倍;在类型上,不仅分了水冷、风冷、蒸发冷,还进一步细分为涡旋式、活塞式、螺杆式、离心式等诸多样式,以名义制冷量>2110kW水冷离心式机组系数要求最高;在地区上,主要分成严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区等,系数以南方地区(夏热冬冷、夏热冬暖)见长。关于此项,新旧规范的分项相同,只是新规对性能系数和部分负荷性能系数进行了更加严格的要求,在旧规的基础上提升了20%左右,具体如图三~六所示。且新规对原来不是强制性规定的冷水(热泵)机组综合部分负荷性能系数 (lPLV)进行了强制要求,而旧规规定的一般条文中的评价参数电冷源综合制冷性能系数 (SCOP)——设计工况下,电驱动的制冷系统的制冷量与制冷机、冷却水泵及冷却塔净输入能量之比。新规并未引用,仍然作为一般条文使用。

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图一、旧规对燃油燃气锅炉热效率要求

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图二、新规对燃油燃气锅炉热效率要求

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图三、旧规对冷水机组性能系数要求

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图三(续)、旧规对冷水机组性能系数要求

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图四、旧规对冷水机组部分负荷性能系数要求

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图四(续)、旧规对冷水机组部分负荷性能系数要求

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图五、新规对冷水机组性能系数要求

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图六、新规对冷水机组部分负荷性能系数要求

     而关于多联机系统,新规对其规定进行了细分,分别对风冷的全年性能系数(APF)和水冷的制冷综合部分负荷性能系数(IPLV)两种不同冷却方式进行了规定,这与旧规仅统一规定多联机(不分水冷还是风冷)制冷综合性能系数(IPLV)不一样,新规规定更加细化、更加合理,见图七~九。同时,新规引用了新的性能指标——全年性能系数(APF),全年性能系数指的是在制冷季节及制热季节中,机组进行制冷(热)运行时从室内除去的热量及向室内送人的热量总和与同一期间内消耗的电量总和之比,此评价参数更加合理化,也便于和国际接轨,这是为了适应近年来多联机在公共建筑中的应用越来越广泛,并呈逐年递增的趋势的要求。从新、旧规范能效水平方面看,新规总体提升40%左右。

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图七、新规对水冷多联式空调 (热泵)机组制冷综合部分

负荷性能系数 (IPLV)要求

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图八、新规对风冷多联式空调 (热泵)机组全年性能系数(APF)要求

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图九、旧规对名义制冷工况和规定条件下多联式空调(热泵)

机组制冷综合性能系数(IPLV)要求

     其次,关于电机驱动的单元式空气调节机、风管送风式空调(热泵)机组,由于旧规当时大部分厂家尚无法提供其机组的SEER和APF值,且当时现行国家标准《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》仍采用EER指标,即便当时现行国家标准《单元式空气调节机》已经开始采用制冷季节能效比SEER、全年性能系数APF作为单元机的能效评价指标,故旧规上关于单元式空气调节机的评价指标均为EER指标(名义制冷工况下,制冷量与消耗的电量的比值),如图十。而新规根据最新的《单元式空气调节机能效限定值及能效等级》《风管送风式空调机组能效限定值及能效等级》改为采用制冷季节能效比SEER、全年性能系数APF对风冷型单元式空气调节机、风冷型风管送风式空调机组进行评价,而水冷型单元式空气调节机、水冷型风管送风式空调机采用综合部分负荷性能系数 (IPLV)进行评价。相关性能评价参数更能反应实际使用的能效情况、更合理。新规同时也补充了除严寒地区外,房间空气调节器的能效要求,还是以全年性能系数(APF)和制冷季节能效比(SEER)为评价参数,见图十一

     新规对各空调设备评价参数更合理也更严格,无独有偶,风机和水泵的性能也被要求更严格:风机效率不应低于现行国家标准《通风机能效限定值及能效等级》规定的通风机能效等级的2级;循环水泵效率不应低于现行国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》规定的节能评价值。

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图十、旧规对名义制冷工况和规定条件下单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组能效比 (EER)要求

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图十一、新规对房间空气调节器能效限值要求

     经过各旧规与新规的对比分析知,与《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015比较,设备能效提升10%~45%;而与《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018比较,设备能效基本没有变;与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010、《温和地区居住建筑节能设计标准》JGJ475-2019等居住建筑节能规范比较,设备能效提升30%以上;而工业建筑方面,也是提升10%~45%。

     综上所述,以2016年新建建筑为基准,新建民用建筑整体能效提升25%:其中居住建筑全年供暖空调设计总能耗降低30%;公共建筑全年供暖通风、空调和照明的设计总能耗降低20%。总之,以保证室内环境和建筑功能为前提,以降低建筑本身能源需求和石化能源消耗量为目标!