一.建筑节能相关专业介绍 建筑能耗主要来源于建筑围护结构和建筑设备(供暖、空调)两个方面,相应从事建筑节能学术研究的主要包括两个学科:建筑热工学和暖通空调工程。建筑热工学属于建筑学的建筑物理专业,是以建筑为研究对象,负责建筑围护结构(屋顶、墙体、门、窗)的建筑热工节能设计研究。暖通空调工程,主要包括锅炉、热能、通风、制冷等专业,都属于机械工程,主要负责建筑设备(空调、供暖、通风系统)及其配套管路、控制等方面的节能设计研究。
建筑能耗主要来源于建筑围护结构和建筑设备(供暖、空调)两个方面,相应从事建筑节能学术研究的主要包括两个学科:建筑热工学和暖通空调工程。建筑热工学属于建筑学的建筑物理专业,是以建筑为研究对象,负责建筑围护结构(屋顶、墙体、门、窗)的建筑热工节能设计研究。暖通空调工程,主要包括锅炉、热能、通风、制冷等专业,都属于机械工程,主要负责建筑设备(空调、供暖、通风系统)及其配套管路、控制等方面的节能设计研究。
如果建筑围护结构不节能,暖通空调系统即使非常先进,也无法将高能耗建筑变成节能建筑。如果暖通空调系统设计存在问题,或者用户使用习惯不当(运行暖通空调,还同时开窗),即使建筑围护结构节能设计得很好,实际建筑能耗也会大打折扣。所以,一般建筑节能设计工作,都需要建筑物理和暖通空调两个专业共同协作。
二.中国建筑节能标准的专业背景情况介绍
建筑围护结构是构成建筑热环境的内因,也是实施建筑节能设计的基础,暖通空调设计应在建筑热工设计基础上实施配套暖通设备设计,传统建筑设计,都是以建筑热工设计为主导,暖通空调专业做相关设备系统的配套辅助设计,这样的专业配置是正确合理的,事实也是成功的。
中国建筑科学研究院建筑物理所,在组织编写《民用建筑热工设计规范》GB50176-93时,召集了全国知名的建筑物理学专家,是清一色的纯学术专业人员,大家为兼顾全国各地区的地理气候差异性,按建筑物理原理,确定了建筑热工节能设计的共性计算方法,即冬季采暖建筑的保温设计计算,夏季空调建筑的隔热设计计算,以及与这两者都关的防潮防结露计算,《民用建筑热工设计规范》还同时规定了相关的最低设计指标,虽然这些建筑热工节能指标并不高,但该规范所规定的建筑热工节能设计计算方法,是全国建筑专业人员公认的科学理论,与实际建筑热工节能设计实践完全相符,对规范全国各地区的建筑热工节能设计起到很好的理论指导作用,赢得了广大建筑专业人员的广泛支持。
中国建筑科学研究院建筑物理所主持编写的《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)JGJ26-95,是以建筑物理专业为主,暖通专业为辅编订的,因为当时中国北方供暖地区城市的“城市热岛效应”还不严重,还很少使用空调,所以,该标准并没有对夏季建筑隔热性能作出具体规定,而只规定了冬季建筑保温性能,冬季建筑保温性能主要体现在传热系数上,只要加大建筑围护结构传热热阻,就能有效降低建筑能耗(热负荷),所以,该标准的建筑热工节能部分只规定了各种围护结构的传热系数。《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95的建筑设备节能部分,主要是由暖通空调专业制订的,因为北方供暖建筑也是以建筑稳定传热来计算能耗的,建筑物理专业的冬季建筑保温理论和暖通空调专业的供暖建筑能耗计算,在算法上是一致的,所以,这部由建筑物理专业和暖通空调专业共同编订的建筑节能标准,并没有出什么毛病,对规范北方供暖地区的建筑热工节能设计起到很好的标准指导作用,赢得了北方供暖地区建筑设计人员的广泛支持。
但《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JCJ134—2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75—2003,和《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005,这三部由中国建筑科学研究院空气调节所的暖通专家负责主持编写的建筑节能设计标准,明显不同于前两部由中国建筑科学研究院建筑物理所的建筑专业人员编写的建筑节能标准。
http://www.cabr.ac.cn/DepInfo/kts/03.htm,
http://www.cabr.ac.cn/DepInfo/wuli/about/cretirion1.htm
也许有人说这四部建筑节能标准都是由两个专业共同参与编订的,只是把其中三个科研成果归到空气调节所。但只要看看标准编写人员,就会发现:
建筑物理所主持编写的《民用建筑热工设计规范》GB50176-93、《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)JGJ26-95,标准负责人及主要编写人员,都是建筑物理专业的老资格学术专家,参与这两部标准编写的暖通空调专业人员,也都是暖通空调专业学术专家。
而由空气调节研究所主持编写的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JCJ134—2001,《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75—2003,和《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005,标准主要负责人以及主要编写人员,则都是暖通空调专业的老资格学术专家,但参与编写这三部标准的建筑专业人员,则多是兼职学术的行政领导、企业家,无论主导权还是学术资历,都明显处于从属地位。
三.建筑物理和暖通空调工程在专业本质、理论指导方法上的共同点与不同点
两个专业的共同目的:
也许有些人说,既然建筑物理和暖通空调这两个专业都是为以最低的建筑能耗获得最好的建筑热环境服务的,具体由哪个专业主导中国建筑节能标准制定,并没有什么关系。但这两个专业的本质、理论指导方法截然不同,建筑热工设计(建筑物理)属于建筑学专业,暖通空调设计是属于机械工程专业。
两个专业的本质不同点:
建筑学专业的建筑热工节能设计,是以建筑围护结构设计为核心,遵行的是建筑物理原理,如果按照建筑物理学原理对建筑围护结构实施规范合理的热工节能设计,充分发挥建筑本身热工节能性能,使建筑室内冬暖夏凉,北方很多地区建筑夏季都用不着开空调,这样的建筑节能设计才是建筑专业的最佳建筑节能设计。
暖通空调专业的建筑节能设计,是以暖通空调系统为核心,只要做好建筑室内环境的暖通空调系统节能设计就完成了暖通空调专业设计任务,不必考虑建筑外墙设计和空调向室外排热给整个城市环境所造成的负面影响(城市热岛效应)。对暖通空调专业来说,“城市热岛效应”越严重,建筑越需要配套更多空调;相反,如果建筑围护结构节能设计得好,建筑能耗明显减小,“城市热岛效应”明显降低,城市夏季夜晚气温都比目前低7-8℃,几乎就不需要开空调了,这显然会减少暖通空调的专业设计机会。
所以,这两个专业事实是存在一定“市场”竞争关系的,所以,暖通空调专家总强调暖通空调设备是建筑节能的核心关键,总是否认建筑墙体结构设计的重要节能作用。 http://www.beepc.cn/BBS/dispbbs.asp?boardid=18&id=827&move=pre
两个专业在冬季供暖建筑上的理论共同点:
建筑物理专业的冬季建筑保温理论和暖通空调专业的暖通建筑能耗计算方法,采用的都是稳定传热计算方法,所以,以建筑物理专业为主,暖通空调专业为辅,制定的北方采暖地区建筑节能标准JGJ26-95,基本没出问题。
两个专业在夏季空调建筑上的理论不同点:
暖通空调专业的建筑能耗计算模型是以非稳定传热模型来计算空调建筑墙体能耗的,但各种能耗模拟软件所采用非稳定传热计算模型各个不同,而且只适用于空调24小时连续运行的传统墙体建筑,部分暖通空调专家由此认为:夏季室内外温差较小,建筑墙体传热并不是空调建筑的主要能耗,太阳辐照窗户形成的能耗才是空调建筑的主要能耗(见《公共建筑节能设计标准》p45)。所以暖通空调专家认为:南方建筑墙体用外保温材料隔热,所起的建筑节能作用不大,南方建筑节能设计的重点是给门窗遮阳。
建筑物理专业的建筑隔热计算理论,揭示的是太阳辐射和室内外温差共同作用建筑墙体的热物理过程, 把太阳辐照建筑围护结构所形成的墙体蓄热、传热,视为影响室内热环境(形成空调建筑能耗)的最主要因素,所以, 建筑专业的夏季空调建筑节能设计主要是要做好建筑外墙体防太阳辐射的隔热设计,其次是做好窗户的遮阳隔热设计。
建筑隔热计算理论涉及墙体各层材料的热阻R、蓄热系数S、外表面太阳辐照吸收系数等诸多墙体机构热性能要素,在实施具体建筑隔热设计时,还要兼顾当地的各季节气候条件,例如,北方供暖地区的建筑热工节能设计主要采用外墙外保温方案,能够兼顾北方建筑的冬季保温和夏季隔热性能;夏热冬暖地区主要应针对建筑的夏季隔热性能,应采用浅色、近红外反射涂料、外墙外保温等隔热措施,在此基础上再通过重质内墙体蓄冷吸热来稳定室内温度;夏热冬冷地区建筑,可以采用浅色、近红外反射涂料、外墙外保温等隔热措施,但不宜采用很厚的重质内墙蓄冷吸热来隔热,否则,冬天室内象冰窖一样冷,为兼顾夏热冬冷地区建筑的冬季保温性能,重质内墙表面还应再抹一层保温砂浆,但内墙内保温,还应做好墙体结露计算,以免形成墙体结露结构。
四.理论计算方法完全不同的两个专业,在编写同一部建筑节能标准时,所采取的处理办法
中国建筑科学研究院空调所主持编写的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JCJ134—2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75—2003,其建筑热工节能部分都只规定了墙体热阻R、热惰性指标D等硬性指标,规定性指标中的热惰性指标D=R*S,只体现了建筑物理的建筑隔热计算理论的一点影子,其规定性指标中的墙体热阻R,则完全是依据暖通空调专业的建筑能耗模拟软件DOE-2推算出来的。
无论热惰性指标D,还是墙体热阻R,都不能体现建筑物理学的夏季空调建筑隔热性能,如果设计人员不懂建筑隔热原理,盲目执行这些缺少具体建筑隔热计算支持的硬指标,有时反而会加大建筑能耗,所以,暖通空调专家江亿院士说:“有时建筑墙体热阻越大,反而会加大南方空调建筑能耗。”
按建筑物理的建筑隔热原理,如果在建筑外墙无隔热或隔热不合格的情况下,外墙重质墙体材料在通常范围内越厚,吸收太阳辐射所形成的墙体蓄热越大,给室内空调所造成的冷负荷也越大;但如果外墙保温层的隔热性能能达到建筑热工规范规定的建筑隔热计算要求,太阳辐射不透外墙保温层,这时,外墙内侧的重质墙体越厚,通过夜晚自然通风,蓄冷吸热作用越明显,能大幅降低夏季(南方)空调冷负荷。所以,建筑物理学的建筑隔热计算设计是很复杂的,这不是墙体热阻R、热惰性指标D等简单热工规定指标所能代替的。
也许发现了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》中的规定性热工指标有问题,空调所在主持编写《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005时,其建筑热工节能部分就摒弃了热惰性指标,而只采用建筑能耗模拟软件DOE-2推算的规定性指标——墙体热阻R。
最关键的是,如何评定夏季空调建筑的建筑热工节能设计?到底应采用建筑物理专业的建筑隔热计算理论,还是采用暖通空调专业的建筑能耗计算模型?
因为《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JCJ134—2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75—2003,和《公共建筑节能设计标准》GB50189—2005,都是由中国建筑科学研究院空气调节所的暖通空调专家主持编订的,当然要选择暖通空调专业的建筑能耗计算模型。所以,这三部建筑节能标准都明确规定:把“建筑采暖和空调能耗小于等于“参照建筑”采暖和空调能耗”作为评价建筑热工设计是否节能的最终综合指标,就是说,建筑设计人员在完成整个建筑设计后,要检验自己的建筑热工设计是否达到节能要求,自己的专业理论——建筑物理计算理论不能做评判依据,一定要用暖通空调专业的建筑能耗模型(空调负荷计算)来评判确定是否合格。
五.采用暖通空调专业建筑能耗模型来规范建筑专业的建筑热工节能设计,给中国建筑节能所造成的学术专业影响
因为三部建筑节能设计标准都规定了暖通空调建筑能耗模型对建筑设计的综合能耗评判权,事实就为暖通空调专业赢得了对中国建筑热工节能设计的最终决定权,这导致包括建筑专业的基础理论——建筑物理以及《民用建筑热工设计规范》GB50176-93,都得服从“暖通空调建筑能耗评估模型领导下的中国建筑节能设计标准”。暖通空调专业不仅赢得了对建筑热工设计的最终话语权,就连建筑师的建筑外形设计方案也常常被暖通空调的能耗模拟计算结果一票否决,有些暖通空调专业人士甚至还提出了“建筑设计,节能为本”口号,似乎连建筑结构的力学安全设计都得服从暖通空调专业的建筑能耗评估模型。
于是,全国建筑设计单位慢慢就不得不把建筑热工节能设计工作交给了暖通空调专业人员,因为一般建筑专业人员都很难掌握暖通空调专业的能耗评估软件,即使暖通空调专业人员,输入同样设计数据,也时常一人算出一个能耗结果。于是,本应负责建筑热工设计的建筑专业人员不知不觉就被边缘化了,于是,全国的暖通空调专业人员纷纷跨专业,进入了建筑热工节能设计行业,形成了全国性的跨专业“鸠占鹊巢”现象。
全国各大学的暖通空调专业因此生意兴隆,后来索性将暖通空调专业名称也改成了“建筑环境与设备工程专业”,由建筑机械设备延伸拓展到建筑环境,所以,建筑“环境”设计就顺理成章地成了暖通空调专业的主业方向。 http://www.zhishi5.com/jxjs/2008/1031/article_267.html
全国的暖通空调专业也由此增加了一门新课程——建筑环境学,暖通空调专业的建筑环境学与建筑学专业的建筑物理,在文字内容上很相似,唯一不同的是,建筑环境学摒弃了建筑物理学最精华、最实用的建筑热工计算理论,这导致学了建筑环境学的暖通空调专业人员更把建筑热工设计看的简单,也更“自信”地利用暖通空调专业负荷计算(建筑能耗评估)软件来实施建筑热工节能设计。由此可见,暖通空调专家主持编写的这三部建筑节能设计标准对中国建筑专业设计的影响有多大。
六.采用暖通空调专业建筑能耗模型来规范建筑专业的建筑热工节能设计,给实际建筑节能设计所形成的影响
中国建筑科学研究院空气调节所的暖通空调专业人员,一方面借用美国能源专业的建筑能耗评估软件DOE-2,来编制自己的建筑能耗软件PKPM,一方面通过三部《建筑节能设计标准》,规定南方的建筑热工设计都要采用PKPM软件所采用的建筑能耗计算方法来计算建筑能耗。这三部建筑节能设计标准在刚开始推行时,曾遇到很大阻力,但软件编制单位凭其在建筑行业的特殊地位,借着节能减排的新潮流,通过非学术手段“建议”全国各省市建设项目审批都要提供相应的建筑能耗数据,否则不能审核通过,从而强制全国建筑设计单位购买自己编的建筑能耗软件来实施建筑热工节能设计,于是,全国上万家建筑设计单位几乎都购买了建筑节能软件PKPM,来实施建筑能耗评估。
这些“不拘泥于建筑围护结构局部热工性能,只着眼于总建筑能耗是否满足建筑节能要求”的建筑节能标准及其所规定的建筑能耗评估软件,模拟计算出来的综合能耗评估数据如果真实可靠,如果确实符合建筑热工节能实践,即使跨专业规范指导建筑热工设计也是无可非议的。
可人们在使用了建筑能耗模拟软件以后,却发现,暖通空调建筑能耗软件所提供的建筑能耗评估值,虽然能让人“用数据说话”,但这些“精确”到小数点位的能耗数据,却总是与实际建筑能耗相差很大,即使清华大学的Dest软件、天正公司的天正建筑节能软件,抑或美国的原装建筑能耗模拟软件,也都是各算各的结果,相互都相差很大,有时甚至能上倍,所得出的建筑热工节能设计结论,当然也时常相互矛盾,有时甚至明显违反生活常识,到底谁的模型更标准,谁的模型更准确?全国的建筑热工节能设计人员对此迷惑不解。
有的建筑设计人员还发现,有时严格按照建筑物理原理设计的节能建筑,在建筑能耗评估软件眼里,却是个不节能建筑;但如果顺从建筑能耗计算模型进行“巧妙”设计(减少建筑的空调使用面积或者把排风量调小),即使明显达不到建筑热工节能设计要求的建筑,也能低于建筑能耗模型的参照建筑能耗,于是,很多建筑设计人员都采用 “土八路糊弄鬼子”的各种“巧妙”计算方法蒙混过关。其实,这真不是中国人小聪明,而确实是由建筑能耗模拟软件本身所采用的数学计算方法决定的。而且,有些地区已有建筑的实际建筑能耗,竟然都比由建筑能耗模型的参照建筑能耗还低得多。
http://www.wxckh.com/view.asp?id=132
http://jn.sjzu.edu.cn/open_doc/jsyj_6.htm
http://www.gxcic.net/gxjskjxh/WebEdit/UploadFile/200737151153647.doc
http://topic.ehvacr.com/2009moni/2005/06_%E7%87%95%E8%BE%BE_%E5%BB%BA%E7%AD%91%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E4%B8%AD%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E5%AF%B9%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E7%BB%93%E6%9E%9C%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D.doc
建筑能耗在我国能源总消费量中所占比例,已从1978年的10%,1992年的15%,上升到2004年的24.7%。据江苏、河南省市建筑专家粗略统计,2008年,两省建筑能耗在能源总消费量中所占的比例已上升到30%。国内从1986年就开始推行建筑节能标准,至今已二十多年了,实际建筑能耗不但未降,反而越来越高。如果把建筑能耗在能源总消费量中所占比例的提高归咎于标准问题,可能有些偏颇。但多部建筑节能设计标准,规定以暖通空调专业的建筑能耗计算模型来代替建筑专业的传统建筑物理计算理论,跨过专业来指导中国建筑专业的建筑热工节能设计,造成全国建筑热工节能领域的学术思想及实际设计实践混乱,这却是事实。
http://www.ycwb.com/gb/content/2006-05/16/content_1125952.htm
http://www.topenergy.org/bbs/thread-24920-1-1.html
http://www.chinagb.net/news/waynews/20100119/58840.shtml
尤其是与这几部暖通空调建筑节能标准有关的中国南方地区,建筑热工节能设计普遍受到暖通空调建筑能耗模型误导,致使南方各省执行了这三部暖通空调专业制定的《建筑节能设计标准》后,实际建筑能耗不但并没有下降,有的还更高,逼得南方各省市不得不建立自己的建筑节能标准,个别省市知道按建筑热工原理制定建筑节能标准,基本还能纠正问题,但多数省市仍然在按暖通空调能耗模拟软件的“节能”原理实施建筑热工节能设计,不但建筑能耗降不下来,因建筑隔热不合格所导致的“城市热岛效应”问题却越来越严重。
全国各地区依据暖通空调专业《建筑节能设计标准》建了许多建筑节能示范工程,北方采暖地区还好,南方依据标准能耗模型设计的节能建筑,要么成本高的离谱,要么就起不到实际节能效果,“标准节能”建筑不节能,最终用户(业主)看不到“标准节能”建筑给自己所带来的实际节能效益,当然不可能从源头上促使开发商、设计单位推进中国建筑节能事业,导致多数建筑设计单位、开发商都以应付、糊弄态度执行暖通空调专业建筑节能标准。
又因为各省建筑节能标准相差很大,所指定的能耗评估软件各个不同,全国建筑设计单位在承接跨省市建筑设计项目时,不仅要多买几套能耗评估软件,还因此得应对更复杂的“地方保护主义”。
七.暖通空调专业的建筑能耗模型与建筑物理专业的建筑隔热计算理论到底有什么本质不同?
暖通空调专业的建筑能耗模型:
为什么暖通空调设计人员要计算建筑能耗?因为暖通空调设计人员如果把供暖、空调设备功率设计的偏小,小马拉大车,是要追究责任的;如果设计的偏大,大马拉小车,虽然一次性设备投入大,日常运行能耗损失也非常大,但多出的费用由业主承担,设计人员没责任。所以,国内外的暖通空调专业人员在做暖通空调设计时,都给自己的负荷设计留很大余量,这造成了许多无谓的能耗,为了相对更准确地设计暖通空调负荷,暖通空调技术人员必须要评估建筑能耗,但这是国际公认的学术难题。
因为建筑能耗与建筑所处地区的地理气候变化、业主使用习惯以及建筑结构设计等很多因素都有关系,虽然能耗模型依据的是能量守恒定律,但计算模型是采用模糊数学、计算数学等近似数学方法,通过模拟典型建筑能耗统计数据(也近似)得到的,即使各方面都万无一失,还涉及很多不确定因素,如根据过去的平均气象数据来模拟预测未来的建筑能耗。
所以,建筑能耗模拟计算“天生”就是精确度有限的相对近似计算,通过建筑能耗模拟计算软件进行评估,只适合给暖通空调设计提供设计参考,如果能耗模拟值确实可靠,暖通空调设计人员是不会给自己的负荷设计留很大富余的,事实这个富余在暖通空调业内一直都被认为是合理的,因为未来气候等诸多因素变化是不确定的,例如,2009年冬季的全国气候都普遍偏冷,全国的实际供暖能耗都会因此而大增。
因为不确定外因对建筑能耗起很大影响,有时会导致实际能耗与评估值偏差很大,所以,能耗模型就不能不考虑许多不确定因素,但模型涉及不确定因素越多,计算模型越脱离建筑物理原理,对指导具体建筑热工节能设计偏差也越大。
可有些建筑节能专家,却认为美国能源专业研究的建筑能耗评估软件,比建筑物理专业的传统建筑物理计算理论更先进。
1.这本来分属两个专业领域,为不同专业目的服务的两个不同理论怎么能够比较哪个更先进?
2.建筑能耗评估模型,虽然包含一些建筑热物理算法,但整个计算模型是通过计算机模拟众多不确定数据要素所得到的近似数学模型。凡数学模拟技术都是在缺乏精确物理计算理论情况下,为解决复杂工程问题,而不得不采取的一种近似算法,如果一个模型一个算法,根本就构不上理论,怎么可能比传统的精确建筑物理计算理论更先进?
3.本来只是为暖通空调负荷设计服务的能耗评估软件,在跨到建筑热工设计专业后,怎么还可能比原建筑热工专业历经几十年建筑设计实践验证的建筑物理计算理论更先进?
建筑能耗模型都是模拟24小时连续运行空调建筑能耗得到的,是把室温看成恒定,然后按非稳态导热模型计算的建筑墙体能耗(该模型更适于单种结构墙体),对模拟计算传统结构的中国北方采暖建筑或空调24小时连续运行的公共建筑,相对还能接近实际建筑能耗。但对复合结构墙体,对模拟中国大多数间断运行或不开空调的建筑,自然风对墙体蓄热、传热影响很大,自然通风情况下的室内温度变化、室外风速、风向、室内结构形式等诸多因素又无法模拟准,所以,利用建筑能耗软件,模拟国内间断运行空调或不开空调建筑冷负荷,模拟值与实际建筑能耗相差很大。
因为建筑能耗模型是模拟实际建筑能耗得到的,即使偶然与实际能耗接近,也是通过数学模拟手段拟合实际能耗得到的,这种脱离物理原理的数学计算模型,在环境条件、建筑结构变化时,模拟结果与实际能耗会相差很大,所以,各家能耗模拟软件的计算模型各个不同,各能耗模型的具体计算过程也相差很大,由不同能耗模拟软件当然就会得出相互矛盾的建筑节能设计具体“结论”。
http://www.chinahvac.com.cn/xuehui/gd/06/04.htm
http ://www.dgjs.gov.cn/publicfiles///business/cmsresources/dgjsj/cmsrsdocument/doc32920.doc
而且有的建筑能耗软件采用的还是国外气象卫星的遥测气象数据,与全国各地地面实际气象数据相差很大,不得不根据各省市地区的实际建筑能耗,重新模拟修订各省市的模型修正系数,于是搞出各省市地区多版本的建筑能耗计算模型,不了解情况的人,还以为这能耗评估软件工作做的很细,却不知这些依少量建筑实例模拟修订的建筑能耗计算模型,在评估计算其他类型、条件建筑时,能耗模拟偏差会更大。
http://www.pkpm.com.cn/sales/single.asp
http://204.12.251.114/archiver/tid-2590.html
如果把通过某建筑能耗模型模拟计算的具体结论当作真实建筑实验结果,如果未经试验验证,就加以推广,是很容易造成行业误导的。
暖通空调专家一般认为建筑墙体传热对整个建筑能耗影响很小,认为太阳辐射窗户形成的建筑能耗是影响空调负荷的第一大因素,包括《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》都强调遮阳、通风、空调系统设计对建筑热工节能设计的决定性意义。
这是因为建筑能耗模拟软件都是依据室内外温差计算墙体传热来评估建筑能耗的,因为夏季室内外温差较小,所以通过能耗模拟软件计算的墙体传热能耗,当然要比太阳辐射窗户形成的能耗小。所以,通过建筑能耗模拟软件,依室内外温差设计南方建筑墙体结构,墙体隔热性能普遍偏小,常常连《民用建筑热工设计规范》的最低隔热指标都达不到,给这样的建筑配置空调,就相当于给北方保温不合格建筑冬季供暖一样,实际建筑能耗会非常高。
建筑物理专业的建筑隔热计算理论:
实际上,太阳辐射墙体所形成的建筑蓄热远大于室外内温差传热对空调能耗所形成的影响,因为建筑墙体占据70%的外围护结构面积,200mm厚的钢筋混凝土墙体,被太阳辐射升高15℃(夏天建筑表面温度高达70℃),每平米的蓄热量就高达1.75kwh,100平方米居室,即使外墙面积按50平方米计算,蓄热量也高达90kwh,这部分蓄热若传到室内就会消耗空调冷负荷。如果城市里这种高蓄热建筑比较多,散发到室外就会造成“城市热岛效应”,导致大城市夏季夜晚温度高于郊区7-10℃。“城市热岛效应”越严重,城市环境越热,空调负荷越大,反过来又加剧“城市热岛效应”,导致整个城市建筑能耗的正反馈循环增长。
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93规定的建筑隔热计算方法,剔除了不确定性因素,只涉及对空调建筑能耗影响最大的确定性因素,无论建筑是否安装空调,也无论空调是否间断运行,也无论室温是否恒定,只考量太阳辐射对建筑墙体结构要素的热学影响,通过这种以不变应万变的建筑隔热计算,完整而精确地体现了太阳辐射建筑墙体结构的热物理作用过程,准确地反映了墙体各层材料的热阻、蓄热性能、外表面反光性能等诸多因素防止夏季太阳辐射对建筑室内热环境(空调建筑能耗)的综合影响。
如果按照建筑物理原理实施建筑隔热设计,只要提高建筑围护结构对太阳辐射和室内外温差的隔热性能,如刷涂浅色涂料、近红外反射涂料将大部分阳光能量反射回天空,能大幅降低墙体向建筑周围环境辐射的远红外热量,能明显降低建筑周围环境温度;再选用足够厚度的低蓄热外墙保温材料,高蓄热重质内墙材料,不但能有效消除混凝土外墙吸收太阳辐射所形成的蓄热,还能通过内部重质墙体的夜晚蓄冷、白天吸热作用,显著降低夏季建筑空调能耗(冷负荷)。
建筑物理学的建筑隔热计算方法,为夏季空调建筑节能设计提供了与建筑节能实践完全相符的建筑热工设计计算方法,只要按照该算法做好建筑围护结构隔热设计,就能大幅降低建筑墙体蓄热对室内空调所形成的冷负荷,如果城市建筑都做好“建筑隔热”设计,就能有效消除“城市热岛效应”。
http://ehousestar.blog.163.com/blog/static/1281072942010315183549/
http://ehousestar.blog.163.com/blog/static/128107294201022475827684/
八.结论
1.如果建筑能耗模型的整个计算过程都完全符合建筑热物理原理,是可以给热工节能设计提供一些能耗数据参考的。但目前大多数建筑能耗软件的夏季空调建筑墙体传热计算模型,在学术界还远未达成统一,整体模型也只是近似数学模拟模型,脱离热物理原理,也不符合实际建筑节能设计。若仅仅用于近似地计算空调负荷,大概地评估一下总的建筑能耗,或者仅仅用于学术性的建筑模拟仿真试验研究是可行的。但三部中国建筑节能标准,却把这种尚不成熟且误差很大的建筑能耗模型完全当真,还跨专业用它来规范、指导建筑专业的建筑热工节能设计,给实际建筑热工节能设计造成了很多理论实践误导。
2.建筑物理学(《民用建筑热工设计规范》GB50176-93)的建筑保温计算、建筑隔热计算、建筑防潮防结露计算方法,是获得全国建筑物理学专家公认的建筑设计计算方法,精确地揭示了建筑热物理规律,经几十年的建筑热工设计实践验证,能准确而可靠地规范指导建筑热工节能设计。其中的建筑隔热计算准确地体现了太阳辐照、室内外温差等气候因素,通过建筑围护结构的传热、蓄热,影响建筑室内外环境的热物理过程,按照建筑隔热原理实施建筑围护结构节能设计,对降低夏季空调建筑能耗,是完全可靠的,对从根本上消除“城市热岛效应”,也是十分有效的。
总之,由暖通专家主持编写的这三部建筑节能标准,只适用于规范暖通空调系统的节能设计,不适合规范、指导建筑专业的建筑热工节能设计。建筑热工专业设计,应采用自己的专业理论——建筑物理(《民用建筑热工设计规范》GB50176-93)所提供的建筑隔热理论计算方法进行计算设计。
九.建议
基于以上结论,提出以下三点建议:
第一.希望中国建筑专业设计人员,尽早了解用暖通空调建筑能耗模型评判、指导建筑热工节能设计的种种弊端,尽早恢复采用传统建筑物理理论计算方法实施建筑热工节能设计,切实有效地把中国建筑能耗降下来。
第二.建议召集全国建筑物理专业的老资格学术专家,重新修订这三部建筑节能标准的建筑热工节能部分;或者根据建筑物理原理,另制定真正适合建筑热工节能设计的建筑专业专用《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》。
第三.建议“建筑环境与设备工程(暖通空调)”专业师生同仁:一定要把建筑物理学原理学透,这样即使跨专业从事建筑环境(建筑热工)设计,也能做好建筑节能设计,千万不要把建筑能耗模型计算结论都当真,对不符合物理原理、生活常识的结论,一定要通过试验加以验证,(目前许多论文都把建筑能耗软件的模拟结果当作真实实验结果,这样很容易得出相互矛盾甚至违背生活常识的设计结论。)
以上问题,最初也许只是由专业误会引起的,但给建筑设计行业造成了巨大影响,且每耽误一天,都会给国家造成巨大的能耗经济损失,希望富有责任感的学术良知们,尽早了解这个问题,早日加以纠正,这对中国发展低碳经济,对降低中国在世界经济竞争中的整体成本,将具有巨大的社会经济意义。
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[ 本帖最后由 ehousestar 于 2010-5-5 18:22 编辑 ]