潘 黎 徐 强

上海市建筑科学研究院有限公司

0 引言

超低能耗、近零能耗是建筑节能的发展趋势，我国于2019 年颁布了《近零能耗建筑技术标准》，涵盖了我国各个气候区的超低能耗指标和技术指标。由于夏热冬冷地区气候复杂，不仅夏季制冷和冬季供暖需求均较高，且沿长江流域各城市带的微气候也差异显著，很难使用统一的指标体系和技术体系来表征超低能耗建筑。为提高超低能耗建筑技术指标体系的可操作性和落地效果，需将夏热冬冷地区划分为不同的子气候区，针对各个子气候区建立相应的技术体系。在国家“十三五”国家重点研发计划课题“降低供暖空调用能需求的围护结构和混合通风适宜技术及方案”相关研究成果及备品备件厂家的适宜产品支持下，上海市建筑科学研究院有限公司于2018年底在中国建筑节能协会申请立项了团体标准《夏热冬冷地区超低能耗建筑技术标准》，目前处于送审阶段。

标准针对间歇用能模式，适用于夏热冬冷地区新建、改建、扩建和既有住宅建筑改造超低能耗控制目标的设定、设计、施工、验收和运行，最终实现住宅建筑全年单位套内使用面积供暖、空调、通风电耗不高于20 kWh/m2（不考虑可再生能源），且能符合室内居住热舒适要求。

1 目标和定位

超低能耗住宅建筑的设计以耗电量为目标、以性能设计为原则，通过定量分析和优化设计，选取最适宜的围护结构性能参数与技术措施。超低能耗建筑性能化设计是以建筑室内环境参数和能耗指标为性能目标，利用建筑模拟工具，对设计方案进行逐步优化，最终达到预期性能目标要求。超低能耗建筑特征体现在适应气候特征和周边环境，将自然通风、自然采光、太阳辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与高性能围护结构相结合，提高供暖空调设备性能，在满足室内环境舒适的前提下最大限度地降低主动式供暖、制冷设备的能源消耗。

超低能耗住宅建筑约束性指标应包括室内环境参数及建筑采暖空调通风系统耗电量，推荐性指标应包括围护结构的热工性能、能源设备系统等技术指标。各地区可依据自身情况在满足全年供暖、空调新风能耗不高于20 kWh/m2的条件下对围护结构、供暖空调设备系统等进行精细化设计。

为保障围护结构性能提升，规避仅通过提高空调设备性能来实现能耗目标的做法，本标准提出了单位面积负荷指标，供围护结构性能化设计时参考，见表1，此处负荷指标是平均负荷指标的概念，不作为空调选型依据。

表1 间歇用能模式下的负荷指标

2 子气候区划分

夏热冬冷地区包含上海、重庆两直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省，四川、贵州两省东半部，江苏、河南两省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃两省南段，广东、广西两省区北端，涉及16 个省、市、自治区。虽然上述地区总体处于夏季制冷和冬季供暖需求均较大的气候区，但城市温度、相对湿度、太阳辐照量等气象参数各有特点。根据供暖度日数和空调度日数，将夏热冬冷地区气候区聚类分为多个建筑空调采暖需求特征相似的子气候区。本标准中，夏热冬冷地区分为3个子气候区，各子气候区供暖和制冷的需求差异如下：

1）A区：制冷需求显著高于供暖需求；

2）B区：制冷和供暖相对均衡且较高；

3）C区：供暖需求比制冷需求更高。

从表2 可看出，长江流域大部分城市处于夏季炎热、冬季寒冷的气候特征区域，在此气候带，夏季隔热和冬季供暖同等重要。

围护结构和通风策略也将根据子气候区进行推荐。如果在建筑能耗计算时无法获取所在城市的供暖度日数或制冷度日数，可依据表2 选取就近城市来确定所在子气候区。

3 建筑能耗计算的主要指标

3.1 环境参数

室内环境指标为建筑性能设计时需要达到的室内舒适水平，其中，热舒适指标为主要指标之一。根据国内外有关标准和研究成果[1]，当人体衣着适宜且处于安静状态时，室内温度20 ℃比较舒适，18 ℃无冷感，15 ℃是产生明显冷感的温度界限；冬季热舒适（-1≤PMV≤1）对应的温度范围为18～24 ℃。结合目前夏热冬冷地区各省市的节能设计标准，夏季舒适温度普遍设置为26 ℃，冬季室内设计温度范围16～18 ℃，本标准将冬季室内供暖设计温度统一设定为18 ℃，夏季仍为26 ℃。室内环境设计参数应符合表3的规定。

3.2 间歇模式

夏热冬冷地区大多数居民采用“间歇时间、部分空间”的用能模式，本标准中的典型用能模式按表4 选用，为计算一致，客厅（包括起居室、书房）、卧室（包括住宅中所有的卧室）均采用同样的用能模式。

表2 夏热冬冷地区子气候区的划分

表3 建筑室内环境设计参数指标

表4 住宅建筑间歇用能模式

3.3 供暖空调设备性能

空调器性能取值的高低直接影响能耗计算，较高的性能取值将会削弱围护结构的节能作用。为确定计算所用的空调制冷/制热性能系数，同时考虑空调器性能提升，本标准选取1 台2 级能效（按照 GB21455-2013 则为 1 级）2HP 空调器，参考空调额定制冷、额定低温制热时的规定工况参数，即取室外温度制冷35 ℃、制热2 ℃时的点性能系数作为空调器性能计算标准值。经验证测算，能耗计算时，空调器性能分别按EER=3.50 W/W，COP=3.0 W/W取值。

3.4 建筑气密性

在夏热冬冷地区，气密性太好会导致室内热量较难散发，夏季冷负荷显著升高，而冬季供暖时由于室内外温度差异显著，导致室内外存在一定的热压差，房间气密性较差时，又会存在较大的热压渗透通风，不仅影响冬季室内热舒适，同时供暖负荷显著升高。为实现夏季和冬季的均衡，超低能耗住宅建筑气密性设计应适当提高要求，减少冬季建筑的无组织渗风，同时保证夏季房间的散热。

另一方面，考虑到健康需求，依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）对居住建筑人均最小新风量要求，人均居住面积介于20～50 m2之间的、满足人员健康的最小新风量为0.5 次/h。如果新风量小于 0.5 次/h，则需采用机械通风的方式补充新风。而本标准能耗目标实现的前提是通过自然通风和强化自然通风的方式实现过渡季节的新风量需求，为此，本标准中建筑渗漏换气次数取值0.5 次/h，过渡季节通过自然通风实现室内舒适，减少采暖空调时间。

4 围护结构技术体系

围护结构指标包括非透明围护结构和透明围护结构技术指标。夏热冬冷地区围护结构关键性能指标有外窗遮阳系数、外墙传热系数、外窗传热系数和屋面传热系数等。本标准在当前节能设计标准的基础上，充分考虑了冬季保温和夏季散热的综合需求，对各参数指标性能进行了一定的提升，如，对夏热冬冷地区子气候A区、B区、C区，外墙传热系数分别要求不高于 0.7 W/m2·K、0.6 W/m2·K和0.5 W/m2·K；外窗传热系数不高于2.0 W/m2·K，1.8 W/m2·K 和 1.6 W/m2·K；外窗综合遮阳系数要求不高于0.35。

夏热冬冷地区保温形式的选取是非常重要的一个环节，复合围护结构可分为外保温、内保温、夹心保温及自保温4 种形式，根据保温的安全性、耐久性、及用能模式等，推荐保温形式见表5。

本标准对冷热桥处理、气密性设计也做了较为明确的说明。

5 技术应用

以能耗为目标，采用性能化设计方法，通过课题研究建立了适宜上海地区的超低能耗建筑技术指标体系，并应用于上海建科集团新建办公建筑示范项目中。该项目位于上海市，竣工时间2019年，总建筑面积23 265.03 m2，其中，地上部分6层建筑面积9 127.92 m2。项目在建设过程中，结合了使用功能、结构形式、施工工艺和材料性能，在超低能耗围护结构性能指标基础上进行了优化调整(见表6)。此外，为实现全年能耗实测值的降低，采用了高性能多联机组。

表5 保温形式推荐

实测得到7、8、9、12、1月单位面积供暖空调总电耗数据为17.99 kWh/m2，其中，夏季典型月电耗为 8.18 kWh/m2，冬季典型月电耗为 9.81 kWh/m2。由于2020年2月未开启空调，无电耗数据，如按12月用能模式能耗5.77 kWh/m2估算，全年供暖空调能耗为23.76 kWh/m2，节能效果相对较明显，同时也验证了性能化设计的可靠性，及通过提高围护结构、空调设备机组性能、加强自然通风来实现能耗目标的可行性。

表6 围护结构性能参数