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发布时间:2020-08-21 10:20:40

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解读《建筑节能与可再生能源利用通用规范》

2022-05-13 15:23

湖南太阳成集团tyc234cc有限公司是一家主要从事地热能源开发应用于中央空调系统集成运营商,属国家级高新技术企业,是中国地源热泵系统集成十强企业。区域能源投资建设运营、节能改造、能源托管是我们的专业。

 

解读《建筑节能与可再生能源利用通用规范》

提高能源资源利用效率,推动可再生能源利用,降低建筑碳排放

 

历时5年,一部具有标志性意义的暖通行业纲领性规范、全文强制性国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021(以下简称“规范”)编制完成,并于2022年4月1日正式实施。《规范》集合了各类及各气候区建筑的新改扩建要求,对现行20部标准和规范产生影响,涉及新建建筑、既有建筑、可再生能源系统、施工调试验收与运行管理等方方面面的内容。《规范》的实施必将为建筑节能与可再生能源利用水平提升奠定坚实基础,助力双碳目标实现。

 

2021年9月8日,住建部官网发布了国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的公告,编号为GB 55015-2021,自2022年4月1日起实施。中国建筑科学研究院作为牵头起草单位组织编制组专家于2022年4月14日通过会议开展了线上公益宣贯培训会。规范的宣贯将有助于相关管理、设计等人员对条文的理解和把控,大力推进建筑行业节能水平的提升,进一步保障人居环境,对双碳目标实现起到积极推动作用。

 

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全文强制性国家标准,更加全面、系统,更具强制力

 

 

行业标准的制订,意味着一个行业的规范与成熟,为行业的发展提供了必要的依据。而强制性国家标准是以GB开头的标准,是国家通过法律的形式明确要求对于一些标准所规定的技术内容和要求必须执行。

 

中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟在《规范》宣贯培训会上介绍,在标准化改革之前,政府主导制定的是强制性标准和推荐性标准,强制性标准包括国标、行标、地标。随着标准化的改革,我国新型标准体系呈现出政府主导制定和市场自主制定相结合的特点,其中政府主导制定包括强制性国家标准和推荐性国家标准、推荐性行业标准、推荐性地方标准,市场自主制定包括团体标准和企业标准。“政府主导制定的标准侧重于保基本,市场自主制定的标准侧重于提高竞争力。”

 

按照标准化改革,城乡建设领域围绕住房和城乡建设部的职能,确定了38项强制性工程建设规范。“这38项规范基本上把城乡建设领域的强制性的条文全部覆盖了,当然不只有这38项,未来还会作相应的补充”徐伟展示的“规范目录清单”显示,第24项是《建筑环境通用规范》,第25项是《建筑节能与可再生能源利用通用规范》。

 

强制性标准包括项目规范和通用规范两大类。据记者了解,项目规范是以工程项目为对象,以总量规模、规划布局,以及项目供能、性能和关键技术措施为主要内容的强制性标准。通用规范以技术专业为对象,以规划、勘查、测量、设计、使用等通用技术要求为主要内容的强制性标准。

 

徐伟介绍,《建筑节能与可再生能源利用通用规范》编制历时5年,编制团队覆盖设计院、高校、科研院所,学协会等,于2016年12月5日召开编制启动会。研编阶段共召开工作会、专题研讨会等12次,内部征求意见2次。报批后修改、核对、汇报5次,最终于2020年12月报送住建部标准定额司。2021年9月,住建部发文批准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》为国家标准。

 

《规范》做到了“三个全覆盖”,即建设过程全覆盖+技术专业全覆盖+基本要素全覆盖。建设过程全覆盖涉及到设计、施工、验收和运行;技术专业全覆盖涉及建筑、水、电、暖;基本要素全覆盖涉及功能、性能和措施。徐伟介绍,“过去我们建筑节能的标准,往往是把这个过程分解开,有设计标准、也有施工验收标准,而现在执行的强制性规范做到了全过程全覆盖。”

 

全面提高能源资源利用效率,推动可再生能源利用

 

 

节能减排、保护生态环境是我国的基本国策;应对气候变化是我国的重要决策部署。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出,“十四五”时期要“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”,并强调“全面提高资源利用效率”。

 

《规范》的推出,是为了执行国家有关节约能源、保护生态环境、应对气候变化的法律、法规,落实碳达峰、碳中和决策部署,提高能源资源利用效率,推动可再生能源利用,降低建筑碳排放,营造良好的建筑室内环境,满足经济社会高质量发展的需要。徐伟介绍,“提高能源资源利用效率,推动可再生能源利用,降低建筑碳排放”这是其最核心的内容。“推动可再生能源利用,这里说的不是‘应用’,是要在建筑领域充分‘利用’可再生能源”他补充说。

 

根据规划原则,新建建筑群及建筑的总体规划应为可再生能源利用创造条件,并应有利于冬季增加日照和降低冷风对建筑影响,夏季增强自然通风和减轻热岛效应。徐伟介绍,我国地形种类多样,具有丰富的能源形式。“从规划阶段就应对可再生能源的利用进行考虑,其选址、布局、规划应有利于利用太阳能、地热能等可再生能源。”

 

《规范》包括总则,基本规定,新建建筑节能设计,既有建筑节能改造设计,可再生能源建筑应用系统设计,施工、调试及验收,运行管理等7章内容。适用范围包括新建、扩建和改建建筑以及既有建筑节能改造工程的建筑节能与可再生能源建筑应用系统的设计、施工、验收及运行管理。

 

在明晰适用范围的同时,《规范》还对不适用的范围作出相应要求:不适用于没有设置供暖、空调系统的工业建筑,也不适用于战争、自然灾害等不可抗条件下对建筑节能与可再生能源利用的要求。对使用期限为两年以下的临时建筑不做强制要求。

 

徐伟介绍,《规范》制定的总体目标以保证室内环境和建筑供能为前提,以降低建筑本身能源需求和化石能源消耗量为目标。量化目标,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%。

 

关于选择技术方案时所应遵循的基本原则,《规范》提出建筑节能应以保证生活和生产所必需的室内环境参数和使用功能为前提,遵循被动节能措施优先的原则。应充分利用天然采光、自然通风,改善围护结构保温隔热性能,提高建筑设备及系统的能源利用效率,降低建筑用能需求。徐伟强调,“在此基础上,要充分利用可再生能源,降低建筑化石能源消耗,主要是围绕降碳,因为可再生能源利用是降碳或能源转型结构调整的一个重要的路径和措施。”

 

徐伟具体谈到,建筑节能工作的两大技术途径:一方面是通过节能设计降低建筑自身用能需求、提高用能系统能效及合理使用余热废热,另一方面需要利用可再生能源替代化石能源。建筑节能不能以牺牲室内环境和使用功能为前提。

 

首次提出碳排放强度,提升建筑能效、助力低碳发展

 

 

据统计,我国建筑能耗占全社会总能耗的37%,其中由采暖、制冷、热水所产生的能耗,占建筑能耗的50~70%。优先解决此部分的能耗,对降低建筑碳排放量起到关键的作用。

 

建筑碳排放是指建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和,以二氧化碳当量表示。值得一提的是,此次《规范》首次提出了碳排放强度水平,是落实2030碳达峰、2060碳中和的重要举措。

 

如何降低建筑碳排放量?徐伟给出了答案:通过建筑节能+能源结构的清洁化和低碳化实现。以2016年执行标准为基础,新建居住建筑、公共建筑碳排放强度降低40%,其中居住建筑平均碳排放强度下降6.8kgCO2/(m²•a),公共建筑平均碳排放强度下降10.5kgCO2/(m²•a)。

 

《规范》要求全面提升建筑节能水平,并给出了平均能耗。新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平应在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30%和20%,并对不同气候区平均节能率提出了明确规定:严寒和寒冷地区居住建筑平均节能率应为75%;其他气候区居住建筑平均节能率应为65%;公共建筑平均节能率应为72%。

 

节能设计总体要求提出,新建、改建和扩建建筑以及既有建筑节能改造均应进行建筑节能设计。建设项目可行性研究报告、建筑方案和初步设计文件应包含建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析报告。施工图设计文件应明确建筑节能措施及可再生能源利用系统运营管理的技术要求。

 

“建筑能耗、可再生能源利用,这两项我们在工作中基本涉及到,最后的一项是新增加的,就是必须进行建筑碳排放分析。”徐伟解读称,规划和设计阶段是挖掘建筑减碳能力成本最低,效益最大的阶段,本条全面提升设计阶段建筑节能减碳水平。建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析报告为未来建筑实际运行能耗、能耗限额等提供了研究基础。

 

“运行能耗在建筑物全生命周期中占比最大,有效降低建筑的实际运行能耗是建筑节能的最终目标,‘节能设计总体要求’强调了节能措施及可再生能源系统运营管理。”徐伟说,当工程设计变更时,建筑节能性能不得降低,这是保证节能目标实现的重要支撑。

 

公共建筑分为两大类,一类是单栋建筑面积大于300平方米的建筑或单栋面积小于或等于300平方米但总建筑面积大于1000平方米的公共建筑群,为甲类公共建筑。除甲类公共建筑外的公共建筑,为乙类公共建筑。徐伟介绍,“我们对甲类公共建筑有比较明确的强制要求,而乙类建筑的总量不大,对全社会公共建筑的总能耗量影响很小,对这类建筑只给出了规定性节能指标。”

 

推进地源热泵向精细化高端化迈进,助力双碳目标

 

 

翻看《规范》内容,第5章节将“可再生能源建筑应用系统设计”单列一章。《规范》中对太阳能利用、空气源热泵、地源热泵等可再生能源系统提出了明确指标和技术要求。可再生能源利用要求细化,就使得新建建筑在节能降耗的基础上进一步提升可再生能源利用比率和应用效果,实现更加深入的节能降碳。

 

此次国家将可再生能源纳入到新建建筑及建筑群的总体规划之中,对于地源热泵等可再生能源利用而言可谓是再启“蓝海”。“5.3地源热泵系统”小节,从工程勘察、系统设计、产品能效、安全保障、监测计量等方面对地源热泵系统应用做了规定,这将进一步加快地源热泵市场向精细化高端化转型,助力地源热泵产业持续健康快速发展。

 

《规范》指出,地源热泵系统方案设计前,应进行工程场地状况调查,并应对浅层或中深层地热能资源进行勘察,确定地源热泵系统实施的可行性与经济性。当浅层地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于或等于5000m²时,应进行现场岩土热响应试验。对此,中国建研院环能科技研究员杨灵艳解读说,“场地调查和资源条件勘察是能否应用的前提和基础,岩土热响应试验是科学设计浅层地埋管地源热泵的依据,设置为强制性条文。”

 

地埋管系统计算周期内的释热量与吸热量平衡是保证地源热泵系统长期高效运行的前提。《规范》明确,浅层地埋管换热系统设计应进行所负担建筑物全年动态负荷及吸、排热量计算,最小计算周期不应小于1年。建筑面积50000m²以上大规模地埋管地源热泵系统,应进行10年以上地源侧热平衡计算。

 

《规范》强调,“地源热泵机组的能效不应低于现行国家标准/《水(地)源热泵机组能效限定值及能效等级》GB30721规定的节能评价值。”杨灵艳表示,该条文为新增加规范条例,水(地)源热泵机组的能效达到节能评价值等级,是保证系统节能性的前提和基础,从“促进系统节能利用”角度,设置为强制性条文。

 

此外,规范新增加的强制性条文还包括“地源热泵系统监测与控制工程应对代表性房间室内温度、系统地源侧与用户侧进出水温度和流量、热泵系统耗电量、地下环境参数进行监测。”杨灵艳表示,当前实施地源热泵系统由于监控系统缺失,或者采集参数不全,无法对其实际运行工况进行有效评估和优化调整,无法充分发挥热泵系统高效性,为更好的保障地埋管系统长期高效运行及系统安全性,设置此强制条文。

 

目前,我国浅层地埋管地源热泵施工工程中存在的问题,是导致大量低效失败案例的主要原因,施工环节是技术实施的关键,必须进行强制实施落实到位。为此,《规范》着重提出浅层地埋管换热系统安装施工规范:地埋管与环路集管连接应采用热熔或电熔连接,连接应严密且牢固;竖直地埋管换热器的U形弯管接头应选用定型产品;竖直地埋管换热器U形管的开口端部应密封保护;回填应密实;地埋管换热系统水压试验应合格。

 

另外,《规范》除了对地下水换热系统、江河湖水源地源热泵系统、海水源地源热泵系统等作出规定外,还对冷水(热泵)机组、多联机等冷热源设备机组效率,末端设备的效率及输送系统的能效提出了具体要求。

 

一分部署,九分落实。“十四五”我国建筑节能和可再生能源开发利用正处于大有可为的战略机遇期,进一步抓好《规范》的贯彻落实,将为推动我国建筑节能、绿色建筑、可再生能源建筑应用等领域技术进步,实现碳达峰碳中和目标、建设美丽中国提供坚强保障。(文/戴海雷

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