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發布時間:2020-08-21 10:20:40

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解讀《建筑節能與可再生能源利用通用規范》

2022-05-13 15:23

湖南凌天科技有限公司是一家主要從事地熱能源開發應用于中央空調系統集成運營商,屬國家級高新技術企業,是中國地源熱泵系統集成十強企業。區域能源投資建設運營、節能改造、能源托管是我們的專業。

 

解讀《建筑節能與可再生能源利用通用規范》

提高能源資源利用效率,推動可再生能源利用,降低建筑碳排放

 

歷時5年,一部具有標志性意義的暖通行業綱領性規范、全文強制性國家標準《建筑節能與可再生能源利用通用規范》GB55015-2021(以下簡稱“規范”)編制完成,并于2022年4月1日正式實施?!兑幏丁芳狭烁黝惣案鳉夂騾^建筑的新改擴建要求,對現行20部標準和規范產生影響,涉及新建建筑、既有建筑、可再生能源系統、施工調試驗收與運行管理等方方面面的內容?!兑幏丁返膶嵤┍貙榻ㄖ澞芘c可再生能源利用水平提升奠定堅實基礎,助力雙碳目標實現。

 

2021年9月8日,住建部官網發布了國家標準《建筑節能與可再生能源利用通用規范》的公告,編號為GB 55015-2021,自2022年4月1日起實施。中國建筑科學研究院作為牽頭起草單位組織編制組專家于2022年4月14日通過會議開展了線上公益宣貫培訓會。規范的宣貫將有助于相關管理、設計等人員對條文的理解和把控,大力推進建筑行業節能水平的提升,進一步保障人居環境,對雙碳目標實現起到積極推動作用。

 

圖片

 

全文強制性國家標準,更加全面、系統,更具強制力

 

 

行業標準的制訂,意味著一個行業的規范與成熟,為行業的發展提供了必要的依據。而強制性國家標準是以GB開頭的標準,是國家通過法律的形式明確要求對于一些標準所規定的技術內容和要求必須執行。

 

中國建筑科學研究院建筑環境與節能研究院院長徐偉在《規范》宣貫培訓會上介紹,在標準化改革之前,政府主導制定的是強制性標準和推薦性標準,強制性標準包括國標、行標、地標。隨著標準化的改革,我國新型標準體系呈現出政府主導制定和市場自主制定相結合的特點,其中政府主導制定包括強制性國家標準和推薦性國家標準、推薦性行業標準、推薦性地方標準,市場自主制定包括團體標準和企業標準。“政府主導制定的標準側重于?;?,市場自主制定的標準側重于提高競爭力。”

 

按照標準化改革,城鄉建設領域圍繞住房和城鄉建設部的職能,確定了38項強制性工程建設規范。“這38項規范基本上把城鄉建設領域的強制性的條文全部覆蓋了,當然不只有這38項,未來還會作相應的補充”徐偉展示的“規范目錄清單”顯示,第24項是《建筑環境通用規范》,第25項是《建筑節能與可再生能源利用通用規范》。

 

強制性標準包括項目規范和通用規范兩大類。據記者了解,項目規范是以工程項目為對象,以總量規模、規劃布局,以及項目供能、性能和關鍵技術措施為主要內容的強制性標準。通用規范以技術專業為對象,以規劃、勘查、測量、設計、使用等通用技術要求為主要內容的強制性標準。

 

徐偉介紹,《建筑節能與可再生能源利用通用規范》編制歷時5年,編制團隊覆蓋設計院、高校、科研院所,學協會等,于2016年12月5日召開編制啟動會。研編階段共召開工作會、專題研討會等12次,內部征求意見2次。報批后修改、核對、匯報5次,最終于2020年12月報送住建部標準定額司。2021年9月,住建部發文批準《建筑節能與可再生能源利用通用規范》為國家標準。

 

《規范》做到了“三個全覆蓋”,即建設過程全覆蓋+技術專業全覆蓋+基本要素全覆蓋。建設過程全覆蓋涉及到設計、施工、驗收和運行;技術專業全覆蓋涉及建筑、水、電、暖;基本要素全覆蓋涉及功能、性能和措施。徐偉介紹,“過去我們建筑節能的標準,往往是把這個過程分解開,有設計標準、也有施工驗收標準,而現在執行的強制性規范做到了全過程全覆蓋。”

 

全面提高能源資源利用效率,推動可再生能源利用

 

 

節能減排、保護生態環境是我國的基本國策;應對氣候變化是我國的重要決策部署?!吨泄仓醒腙P于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》提出,“十四五”時期要“推動綠色發展,促進人與自然和諧共生”,并強調“全面提高資源利用效率”。

 

《規范》的推出,是為了執行國家有關節約能源、保護生態環境、應對氣候變化的法律、法規,落實碳達峰、碳中和決策部署,提高能源資源利用效率,推動可再生能源利用,降低建筑碳排放,營造良好的建筑室內環境,滿足經濟社會高質量發展的需要。徐偉介紹,“提高能源資源利用效率,推動可再生能源利用,降低建筑碳排放”這是其最核心的內容。“推動可再生能源利用,這里說的不是‘應用’,是要在建筑領域充分‘利用’可再生能源”他補充說。

 

根據規劃原則,新建建筑群及建筑的總體規劃應為可再生能源利用創造條件,并應有利于冬季增加日照和降低冷風對建筑影響,夏季增強自然通風和減輕熱島效應。徐偉介紹,我國地形種類多樣,具有豐富的能源形式。“從規劃階段就應對可再生能源的利用進行考慮,其選址、布局、規劃應有利于利用太陽能、地熱能等可再生能源。”

 

《規范》包括總則,基本規定,新建建筑節能設計,既有建筑節能改造設計,可再生能源建筑應用系統設計,施工、調試及驗收,運行管理等7章內容。適用范圍包括新建、擴建和改建建筑以及既有建筑節能改造工程的建筑節能與可再生能源建筑應用系統的設計、施工、驗收及運行管理。

 

在明晰適用范圍的同時,《規范》還對不適用的范圍作出相應要求:不適用于沒有設置供暖、空調系統的工業建筑,也不適用于戰爭、自然災害等不可抗條件下對建筑節能與可再生能源利用的要求。對使用期限為兩年以下的臨時建筑不做強制要求。

 

徐偉介紹,《規范》制定的總體目標以保證室內環境和建筑供能為前提,以降低建筑本身能源需求和化石能源消耗量為目標。量化目標,以2016年新建建筑為基準,新建民用建筑整體能效提升25%,其中居住建筑全年供暖空調設計總能耗降低30%;公共建筑全年供暖通風、空調和照明的設計總能耗降低20%。

 

關于選擇技術方案時所應遵循的基本原則,《規范》提出建筑節能應以保證生活和生產所必需的室內環境參數和使用功能為前提,遵循被動節能措施優先的原則。應充分利用天然采光、自然通風,改善圍護結構保溫隔熱性能,提高建筑設備及系統的能源利用效率,降低建筑用能需求。徐偉強調,“在此基礎上,要充分利用可再生能源,降低建筑化石能源消耗,主要是圍繞降碳,因為可再生能源利用是降碳或能源轉型結構調整的一個重要的路徑和措施。”

 

徐偉具體談到,建筑節能工作的兩大技術途徑:一方面是通過節能設計降低建筑自身用能需求、提高用能系統能效及合理使用余熱廢熱,另一方面需要利用可再生能源替代化石能源。建筑節能不能以犧牲室內環境和使用功能為前提。

 

首次提出碳排放強度,提升建筑能效、助力低碳發展

 

 

據統計,我國建筑能耗占全社會總能耗的37%,其中由采暖、制冷、熱水所產生的能耗,占建筑能耗的50~70%。優先解決此部分的能耗,對降低建筑碳排放量起到關鍵的作用。

 

建筑碳排放是指建筑物在與其有關的建材生產及運輸、建造及拆除、運行階段產生的溫室氣體排放的總和,以二氧化碳當量表示。值得一提的是,此次《規范》首次提出了碳排放強度水平,是落實2030碳達峰、2060碳中和的重要舉措。

 

如何降低建筑碳排放量?徐偉給出了答案:通過建筑節能+能源結構的清潔化和低碳化實現。以2016年執行標準為基礎,新建居住建筑、公共建筑碳排放強度降低40%,其中居住建筑平均碳排放強度下降6.8kgCO2/(m²•a),公共建筑平均碳排放強度下降10.5kgCO2/(m²•a)。

 

《規范》要求全面提升建筑節能水平,并給出了平均能耗。新建居住建筑和公共建筑平均設計能耗水平應在2016年執行的節能設計標準的基礎上分別降低30%和20%,并對不同氣候區平均節能率提出了明確規定:嚴寒和寒冷地區居住建筑平均節能率應為75%;其他氣候區居住建筑平均節能率應為65%;公共建筑平均節能率應為72%。

 

節能設計總體要求提出,新建、改建和擴建建筑以及既有建筑節能改造均應進行建筑節能設計。建設項目可行性研究報告、建筑方案和初步設計文件應包含建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析報告。施工圖設計文件應明確建筑節能措施及可再生能源利用系統運營管理的技術要求。

 

“建筑能耗、可再生能源利用,這兩項我們在工作中基本涉及到,最后的一項是新增加的,就是必須進行建筑碳排放分析。”徐偉解讀稱,規劃和設計階段是挖掘建筑減碳能力成本最低,效益最大的階段,本條全面提升設計階段建筑節能減碳水平。建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析報告為未來建筑實際運行能耗、能耗限額等提供了研究基礎。

 

“運行能耗在建筑物全生命周期中占比最大,有效降低建筑的實際運行能耗是建筑節能的最終目標,‘節能設計總體要求’強調了節能措施及可再生能源系統運營管理。”徐偉說,當工程設計變更時,建筑節能性能不得降低,這是保證節能目標實現的重要支撐。

 

公共建筑分為兩大類,一類是單棟建筑面積大于300平方米的建筑或單棟面積小于或等于300平方米但總建筑面積大于1000平方米的公共建筑群,為甲類公共建筑。除甲類公共建筑外的公共建筑,為乙類公共建筑。徐偉介紹,“我們對甲類公共建筑有比較明確的強制要求,而乙類建筑的總量不大,對全社會公共建筑的總能耗量影響很小,對這類建筑只給出了規定性節能指標。”

 

推進地源熱泵向精細化高端化邁進,助力雙碳目標

 

 

翻看《規范》內容,第5章節將“可再生能源建筑應用系統設計”單列一章?!兑幏丁分袑μ柲芾?、空氣源熱泵、地源熱泵等可再生能源系統提出了明確指標和技術要求??稍偕茉蠢靡蠹毣?,就使得新建建筑在節能降耗的基礎上進一步提升可再生能源利用比率和應用效果,實現更加深入的節能降碳。

 

此次國家將可再生能源納入到新建建筑及建筑群的總體規劃之中,對于地源熱泵等可再生能源利用而言可謂是再啟“藍海”。“5.3地源熱泵系統”小節,從工程勘察、系統設計、產品能效、安全保障、監測計量等方面對地源熱泵系統應用做了規定,這將進一步加快地源熱泵市場向精細化高端化轉型,助力地源熱泵產業持續健康快速發展。

 

《規范》指出,地源熱泵系統方案設計前,應進行工程場地狀況調查,并應對淺層或中深層地熱能資源進行勘察,確定地源熱泵系統實施的可行性與經濟性。當淺層地埋管地源熱泵系統的應用建筑面積大于或等于5000m²時,應進行現場巖土熱響應試驗。對此,中國建研院環能科技研究員楊靈艷解讀說,“場地調查和資源條件勘察是能否應用的前提和基礎,巖土熱響應試驗是科學設計淺層地埋管地源熱泵的依據,設置為強制性條文。”

 

地埋管系統計算周期內的釋熱量與吸熱量平衡是保證地源熱泵系統長期高效運行的前提?!兑幏丁访鞔_,淺層地埋管換熱系統設計應進行所負擔建筑物全年動態負荷及吸、排熱量計算,最小計算周期不應小于1年。建筑面積50000m²以上大規模地埋管地源熱泵系統,應進行10年以上地源側熱平衡計算。

 

《規范》強調,“地源熱泵機組的能效不應低于現行國家標準/《水(地)源熱泵機組能效限定值及能效等級》GB30721規定的節能評價值。”楊靈艷表示,該條文為新增加規范條例,水(地)源熱泵機組的能效達到節能評價值等級,是保證系統節能性的前提和基礎,從“促進系統節能利用”角度,設置為強制性條文。

 

此外,規范新增加的強制性條文還包括“地源熱泵系統監測與控制工程應對代表性房間室內溫度、系統地源側與用戶側進出水溫度和流量、熱泵系統耗電量、地下環境參數進行監測。”楊靈艷表示,當前實施地源熱泵系統由于監控系統缺失,或者采集參數不全,無法對其實際運行工況進行有效評估和優化調整,無法充分發揮熱泵系統高效性,為更好的保障地埋管系統長期高效運行及系統安全性,設置此強制條文。

 

目前,我國淺層地埋管地源熱泵施工工程中存在的問題,是導致大量低效失敗案例的主要原因,施工環節是技術實施的關鍵,必須進行強制實施落實到位。為此,《規范》著重提出淺層地埋管換熱系統安裝施工規范:地埋管與環路集管連接應采用熱熔或電熔連接,連接應嚴密且牢固;豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭應選用定型產品;豎直地埋管換熱器U形管的開口端部應密封保護;回填應密實;地埋管換熱系統水壓試驗應合格。

 

另外,《規范》除了對地下水換熱系統、江河湖水源地源熱泵系統、海水源地源熱泵系統等作出規定外,還對冷水(熱泵)機組、多聯機等冷熱源設備機組效率,末端設備的效率及輸送系統的能效提出了具體要求。

 

一分部署,九分落實。“十四五”我國建筑節能和可再生能源開發利用正處于大有可為的戰略機遇期,進一步抓好《規范》的貫徹落實,將為推動我國建筑節能、綠色建筑、可再生能源建筑應用等領域技術進步,實現碳達峰碳中和目標、建設美麗中國提供堅強保障。(文/戴海雷

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