孙德宇-被动式超低能耗建筑性能指标计算及工具方法课件.pptx

1、被动式被动式超低能耗绿色超低能耗绿色建筑性能指标建筑性能指标计算及工具方法计算及工具方法孙德宇孙德宇建筑环境建筑环境与节能研究院与节能研究院中国中国 青岛青岛1目次目次计算工具开发计算工具开发计算工具的理论基础计算工具的理论基础技术指标技术指标目目 录录软件演示软件演示技术指标技术指标气密性指标技术指标技术指标能耗指标室内环境参数第二章技术指标第二章技术指标34 本导则结合我国气候特点、建筑形式、生活本导则结合我国气候特点、建筑形式、生活习惯和用能方式的实际，借鉴国际先进经验习惯和用能方式的实际，借鉴国际先进经验，兼顾我国节能技术水平和产业支撑能力，兼顾我国节能技术水平和产业支撑能力，在国内现

2、行标准要求的基础上，适度提高室在国内现行标准要求的基础上，适度提高室内环境舒适度，经模拟计算分析确定了我国内环境舒适度，经模拟计算分析确定了我国不同气候区的技术指标。不同气候区的技术指标。技术指标技术指标中国中国德国德国面积（万km2）96035气候特点幅员辽阔，横跨多个气候带，五大建筑气候分区，气候差异巨大北温带，气候温和中德气候差异中德气候差异1.90.35.48.31417.619.118.51510.24.42.4-3.8-1.57.714.419.324.526.425.620.412.95.4-0.5-10-5051015202530123456789101112月月平平均均温温度

3、度月份月份柏林北京l冬季柏林与沈阳相近冬季柏林与沈阳相近l夏季柏林比哈尔滨还凉爽夏季柏林比哈尔滨还凉爽l绝大部分城市夏季比德国热，绝大部分城市夏季比德国热，我国供冷有刚性需求。我国供冷有刚性需求。气候差异气候差异城市城市柏林柏林北京北京哈尔滨哈尔滨沈阳沈阳上海上海广州广州纬度52.47N43.93N45.75N41.73N31.40N23.17NHDD18.333902830531030341599402CDH26.72343031691112140167622典型城市度冷度热小时数与柏林对比典型城市度冷度热小时数与柏林对比5城市哈尔滨沈阳秦皇岛北京济南上海广州气候分区 严寒B区 严寒C区 寒

4、冷地区 寒冷地区 寒冷地区 夏热冬冷 夏热冬暖HDD18503239293080269922111540373CDD2614251294160199313-20-15-10-5051015202530123456789 10 11 12月月平平均均温温度度月份月份哈尔滨秦皇岛北京上海各气候区代表城市气候参数各气候区代表城市气候参数气候差异气候差异1.我国地域辽阔，气候差异巨大我国地域辽阔，气候差异巨大2.不同气候区，气象条件差异大，建筑物不同气候区，气象条件差异大，建筑物冷热负荷差异大冷热负荷差异大3.有供冷需求的地区，湿负荷大，除湿能有供冷需求的地区，湿负荷大，除湿能耗高。耗高。6建筑特点建

5、筑特点n 我国城镇住宅建筑以多层和高层住宅为主我国城镇住宅建筑以多层和高层住宅为主n 建筑密度大、容积率高建筑密度大、容积率高n 入住率差别大入住率差别大n 建筑体形系数小建筑体形系数小n 建筑中公共区域面积大建筑中公共区域面积大n 公共外门频繁开启公共外门频繁开启n 高层建筑超高性能围护结构构造可借鉴成熟经高层建筑超高性能围护结构构造可借鉴成熟经验少验少发达国家，以面积计算，约发达国家，以面积计算，约85%的居住建筑为三层和三层以的居住建筑为三层和三层以下（下（VILLA），只有），只有15%为中高层公寓（为中高层公寓（APARMENT）。）。建筑体形系数小，相同条件下，热负荷更小，冷负荷更

6、大！建筑体形系数小，相同条件下，热负荷更小，冷负荷更大！大体量被动式超低能耗建筑可借鉴经验少，难度更大！大体量被动式超低能耗建筑可借鉴经验少，难度更大！7p我国居住建筑室内环境水平整体上低于欧美发达国家我国居住建筑室内环境水平整体上低于欧美发达国家u夏季空调间歇使用或不使用，夏季室内热舒适水平低夏季空调间歇使用或不使用，夏季室内热舒适水平低u不同气候区冬季室内环境水平差别较大不同气候区冬季室内环境水平差别较大 严寒和寒冷地区全时间保证，室内温度普遍高于严寒和寒冷地区全时间保证，室内温度普遍高于18。夏热冬冷及夏热冬暖地区在夏热冬冷及夏热冬暖地区在1016，非全时间保证，热舒适水平较低。，非全时

7、间保证，热舒适水平较低。u室内新风通过渗透及开窗解决，室内空气品质无法保证。室内新风通过渗透及开窗解决，室内空气品质无法保证。u被动房强调适用于德国人的高等级建筑室内环境的舒适性远高于我被动房强调适用于德国人的高等级建筑室内环境的舒适性远高于我国。国。u欧美发达国家室内环境标准过高，直接使用导致我国建筑建筑能耗欧美发达国家室内环境标准过高，直接使用导致我国建筑建筑能耗大幅上升。大幅上升。室内环境标准室内环境标准部分空间，部分时间部分空间，部分时间全时间，全空间全时间，全空间室内热环境整体偏低室内热环境整体偏低高室内环境高室内环境习惯开窗通风习惯开窗通风依靠机械系统通风依靠机械系统通风低水平的低

8、能耗低水平的低能耗高标准必然高能耗高标准必然高能耗8生活习惯生活习惯p习惯首先通过自然通风解决室内新习惯首先通过自然通风解决室内新风和过热问题风和过热问题p习惯部分时间的室内参数保证习惯部分时间的室内参数保证p习惯部分空间的室内参数保证习惯部分空间的室内参数保证p习惯过渡季开窗降温习惯过渡季开窗降温p不同气候区，不同经济水平居民生不同气候区，不同经济水平居民生活方式、生活习惯差别大活方式、生活习惯差别大p中餐餐饮方式，油烟、水蒸气大中餐餐饮方式，油烟、水蒸气大p厨房和卫生间间歇排风厨房和卫生间间歇排风9用能特点用能特点除供暖外，除供暖外，32.2kWh/m2a折合一次能源折合一次能源83.7k

9、Wh/m2a120我国建筑用能强度偏低，国家能源结构以火力发电为主，国家限我国建筑用能强度偏低，国家能源结构以火力发电为主，国家限制电能直接供暖！制电能直接供暖！10能源核算方式能源核算方式p一次能源换算一次能源换算u 一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、原有、天然一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、原有、天然气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。地热能、海洋能、潮汐能等。u 欧美欧美一次能源换算系数考虑能源转换、输送、一次能源换算系数考虑能源转换、输送、开采等因素确定，根据本国的能源结构进行确定。开采等因素确定，

10、根据本国的能源结构进行确定。u 我国我国综合能耗计算通则综合能耗计算通则（GB/T 25892008）规定各种能源折算为一次能源的单位为标）规定各种能源折算为一次能源的单位为标准煤当量，以低（位）发热量为计算基础折算为准煤当量，以低（位）发热量为计算基础折算为标准煤量，即按照等价热量进行换算，不考虑输标准煤量，即按照等价热量进行换算，不考虑输送和开采的损耗。送和开采的损耗。u 德国：电网中可再生能源使用比例为德国：电网中可再生能源使用比例为23%，电力，电力折算一次能源系数低折算一次能源系数低u 我国：火力发电为主我国：火力发电为主11第二章技术指标第二章技术指标气候分区气候分区严寒严寒地区地

11、区寒冷寒冷地区地区夏热夏热冬冷冬冷夏热夏热冬暖冬暖温和温和地区地区能耗指标能耗指标年供暖需求年供暖需求kWh/kWh/m m2 2aa*1818 15155 5年供冷需求年供冷需求kWh/kWh/m m2 2aa*年供暖、供冷和照年供暖、供冷和照明一次能源消耗量明一次能源消耗量60kWh/m60kWh/m2 2a(a(或或7.4kgce/m7.4kgce/m2 2a)a)气密性指标气密性指标换气次数换气次数N N50500.60.6n 能耗指标及气密性指标能耗指标及气密性指标套内使用面积套内使用面积统一换算为统一换算为一次能耗一次能耗内外压差内外压差50pa下的下的换气次数换气次数专用软专用软

12、件计算件计算标准测试标准测试方法测试方法测试*年供暖（或供冷）需求应包括围护结构的热损失和处理新风的热（或冷）需求；处理新风的热（冷）需求年供暖（或供冷）需求应包括围护结构的热损失和处理新风的热（或冷）需求；处理新风的热（冷）需求应扣除从排风中回收的热量（或冷量）应扣除从排风中回收的热量（或冷量）。12第二章技术指标第二章技术指标室内环境参数室内环境参数冬季冬季夏季夏季温度（温度（）2026相对湿度（相对湿度（%）30%60%新风量（新风量（m3/h人）人）30 噪声噪声dB（A）昼间40；夜间30温度不保证率温度不保证率10%10%室内环境参数室内环境参数注：冬季室内湿度不参与能耗指标的计算

13、；注：冬季室内湿度不参与能耗指标的计算；人均建筑面积取人均建筑面积取32m2/人；人；当不设供暖设施时，全年室内温度低于当不设供暖设施时，全年室内温度低于20的小时数占全年时间的比例；的小时数占全年时间的比例；当不设空调设施时，全年室内温度高于当不设空调设施时，全年室内温度高于28的小时数占全年时间的比例的小时数占全年时间的比例。13技术指标技术指标 超低能耗建筑能耗指标计算原则：超低能耗建筑能耗指标计算原则：年供暖（或供冷）需求应包括围护结构的热损失和处理新风的热（或冷）需年供暖（或供冷）需求应包括围护结构的热损失和处理新风的热（或冷）需求；处理新风的热（冷）需求应扣除从排风中回收的热量（或

14、冷量）；求；处理新风的热（冷）需求应扣除从排风中回收的热量（或冷量）；年供暖（或供冷）需求应通过专用软件计算确定。计算时应满足以下要求：年供暖（或供冷）需求应通过专用软件计算确定。计算时应满足以下要求：室内环境参数应按表室内环境参数应按表2选取；选取；应考虑热桥部位对累计负荷的影响；应考虑热桥部位对累计负荷的影响；使用月平均值方法计算；当室外温度使用月平均值方法计算；当室外温度28且相对湿度且相对湿度70%时，利用自时，利用自然通风，不计算供冷需求；然通风，不计算供冷需求；除照明外的建筑物内部得热取除照明外的建筑物内部得热取2 W/m；计算供冷需求时，还应考虑室内照明的影响，照明功率密度值取计

15、算供冷需求时，还应考虑室内照明的影响，照明功率密度值取3W/m；14技术指标技术指标 超低能耗建筑能耗超低能耗建筑能耗指标计算原则：指标计算原则：年供暖、供冷和照明一次能源消耗量应统一换算到标准煤后进行求和计年供暖、供冷和照明一次能源消耗量应统一换算到标准煤后进行求和计算。不同能源的一次能源换算系数应优先使用当地主管单位提供的数据算。不同能源的一次能源换算系数应优先使用当地主管单位提供的数据，如当地没有相关数据，应按附录，如当地没有相关数据，应按附录A的规定计算；的规定计算；套内使用面积应按国家标准住宅设计规范套内使用面积应按国家标准住宅设计规范GB50096的规定计算；的规定计算；气象参数可

16、按行业标准建筑节能气象参数标准气象参数可按行业标准建筑节能气象参数标准JGJ/T 346的规定计算的规定计算。15技术指标技术指标全新的工具全新的工具 复杂，工作量大复杂，工作量大 一致性差一致性差 计算过程和结果不透明计算过程和结果不透明 知识产权和费用知识产权和费用 热桥、气密性等特殊要求热桥、气密性等特殊要求 无法与图形平台有效无法与图形平台有效衔接衔接n 为什么要开发？为什么要开发？目次目次计算工具开发计算工具开发p 德国被动房研究所和德国被动房研究所和 PHPPPHPP中对建筑的室内环境、室内发热量、气中对建筑的室内环境、室内发热量、气象参数等做了详细的规定。象参数等做了详细的规定。

17、PHPP是德国被动房认证的核心工具是德国被动房认证的核心工具最新版本最新版本PHPP9认证的内容为三大核心指标认证的内容为三大核心指标均需通过均需通过PHPP（passive house planning package）计算）计算目次目次计算工具开发计算工具开发p 英国英国SAP和和SBEM新建居住建筑新建居住建筑:标准评估程序标准评估程序 SAP(Standard Assessment Procedure)既有居住建筑既有居住建筑 简化评估程序简化评估程序 Reduced Data SAP(RdSAP)其他建筑（公共建筑）其他建筑（公共建筑）简化建筑能耗模型简化建筑能耗模型 Simplif

18、ied Building Energy Model(SBEM)得到批准的动态模拟计算工具得到批准的动态模拟计算工具 Approved Dynamic Simulation Models目次目次计算工具开发计算工具开发p 美国被动房研究所和美国被动房研究所和WUFIn 美国被动房研究所研发了适应气候特征的被美国被动房研究所研发了适应气候特征的被动式建筑技术体系动式建筑技术体系n 德国弗劳恩霍夫建筑物理研究所开发德国弗劳恩霍夫建筑物理研究所开发wufi软软件作为设计评估工具件作为设计评估工具n 能耗计算、建筑室内环境分析、热桥计算等能耗计算、建筑室内环境分析、热桥计算等功能，功能，n 是美国被动房

19、技术体系中的核心工具是美国被动房技术体系中的核心工具目次目次计算工具开发计算工具开发背景背景ISO-13790Energy performance of buildings-Calculation of energy use for space heating and cooling目次目次计算工具开发计算工具开发研究目标研究目标支撑导则应用支撑导则应用计算核心具有自主知识产权计算核心具有自主知识产权高度一致性高度一致性便于审核和检查便于审核和检查简单易用简单易用目次目次计算工具开发计算工具开发用户设定算法部分活动类型数据库数据库建筑区域信息建筑区域信息冷热源系统冷热源系统照明系统照明系统可再

20、生能源系统可再生能源系统运行方式运行方式输配系统输配系统生活热水系统生活热水系统建筑楼层房间围护结构窗户冷源房间 热源房间输配系统冷（热）源建筑材料数据库空调空调/供暖负荷供暖负荷气象参数数据库自然通风修正自然通风修正间歇修正间歇修正空调空调/供暖能耗供暖能耗输配能耗输配能耗生活热水能耗生活热水能耗照明能耗照明能耗可再生能源量可再生能源量超温频率超温频率计算工具的理论基础计算工具的理论基础 空调/供暖负荷计算（以空调负荷为例）计算工具的理论基础计算工具的理论基础内置庞大的材料库，内置庞大的材料库，有增删、查询功能有增删、查询功能软件定量计算各类软件定量计算各类热桥的线传热系数热桥的线传热系数显

21、热显热+潜热潜热+湿湿数据库设置不同功能房间数据库设置不同功能房间人员在室率、照明开启时人员在室率、照明开启时数、照明功率密度、设备数、照明功率密度、设备开启时数开启时数新风潜热新风潜热热回收系统热回收系统渗风量计算（渗风量计算（热压、热压、风压、气密性风压、气密性）透明部分透明部分+不透明部分不透明部分精细计算外遮阳系数（精细计算外遮阳系数（遮遮阳板尺寸和安装距离、纬度、阳板尺寸和安装距离、纬度、立面方向立面方向）按月计算，兼顾准确性和简洁性按月计算，兼顾准确性和简洁性许多参数设置可自定义许多参数设置可自定义计算工具的理论基础计算工具的理论基础注注：这里各部分热量是在室温等于温度限值温度限值

22、（28）时的计算值。计算工具的理论基础计算工具的理论基础 空调/供暖能耗计算空调/供暖能耗集中式系统冷热负荷输配损失末端形式冷热源效率冷热源形式负载率分散式系统冷热负荷冷热源效率全空气系统单风道系统双风道系统单风道系统且末端再热空气-水系统风机盘管系统（两管）风机盘管系统（三管）风机盘管系统（四管）两管制冷辐射板四管制冷辐射板季节效率季节负载率空气源OR水源压缩方式？变频OR不变频气候区？计算工具的理论基础计算工具的理论基础 输配能耗计算输配能耗集中式系统冷冻水系统冷却水系统空调热水系统空调风系统水（风）流量估计开启时长估计效率估计泵（风机）压降估计计算工具的理论基础计算工具的理论基础 生活热

23、水能耗计算 生活热水能耗需求不同建筑类型日生活热水定额，建筑人数 太阳能对生活热水贡献扣除可再生能源贡献量 生活热水生产效率用户输入产热水效率 生活热水输配效率热水输送管道损失，水箱储热损失，二次循环热损失所需输入参数：建筑类型 缺省设置：计算工具的理论基础计算工具的理论基础 照明能耗计算两种模式（传统&创新）：创新自控计算模式照明灯具采用自动光电控制系统传统固定作息照明能耗计算模式照明灯具不采用自动光电控制系统自控模式计算室内照明随室外照度变化而自动调节室外照度与设计照度判断，计算房间使用系数照明系统类型（调光/开关型），计算调节效果固定作息计算假设作息固定进行计算不同类型房间照明功率密度不同类型房间固定作息计算工具的理论基础计算工具的理论基础 可再生能源产能计算太阳能热水产能太阳能光电产能风力发电产能太阳能光电发电量：当地太阳辐照度，光电组件转换效率，光伏板面积风力发电量：当地地形，风速，涡轮机扫风面积及效率太阳能热水产能“用多少，产多少”生活热水能耗需求集热器特性气象条件（太阳辐照度、期望热水温度、室外温度、自来水供水温度）水箱储热损失（混合水箱、独立水箱）计算工具的理论基础计算工具的理论基础软件演示软件演示 谢谢！谢谢！建筑环境与节能研究院建筑环境与节能研究院 2014 2014年年12月月谢 谢！Thank You!孙德宇 010-