解讀《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)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(yè)綱領性規(guī)范、全文強制性國家標準《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021（以下簡稱“規(guī)范”）編制完成，并于2022年4月1日正式實施?！兑?guī)范》集合了各類及各氣候區(qū)建筑的新改擴建要求，對現(xiàn)行20部標準和規(guī)范產(chǎn)生影響，涉及新建建筑、既有建筑、可再生能源系統(tǒng)、施工調(diào)試驗收與運行管理等方方面面的內(nèi)容?！兑?guī)范》的實施必將為建筑節(jié)能與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(xiàn)。
2021年9月8日，住建部官網(wǎng)發(fā)布了國家標準《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)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(guī)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(yè)節(jié)能水平的提升，進一步保障人居環(huán)境，對雙碳目標實現(xiàn)起到積極推動作用。
全文強制性國家標準，更加全面、系統(tǒng)，更具強制力
行業(yè)標準的制訂，意味著一個行業(yè)的規(guī)范與成熟，為行業(yè)的發(fā)展提供了必要的依據(jù)。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(guī)定的技術內(nèi)容和要求必須執(zhí)行。
中國建筑科學研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長徐偉在《規(guī)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(xiàn)出政府主導制定和市場自主制定相結(jié)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(yè)標準、推薦性地方標準，市場自主制定包括團體標準和企業(yè)標準。“政府主導制定的標準側(cè)重于?；?，市場自主制定的標準側(cè)重于提高競爭力。”
按照標準化改革，城鄉(xiāng)建設領域圍繞住房和城鄉(xiāng)建設部的職能，確定了38項強制性工程建設規(guī)范。“這38項規(guī)范基本上把城鄉(xiāng)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(guī)范目錄清單”顯示，第24項是《建筑環(huán)境通用規(guī)范》，第25項是《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》。
強制性標準包括項目規(guī)范和通用規(guī)范兩大類。據(jù)記者了解，項目規(guī)范是以工程項目為對象，以總量規(guī)模、規(guī)劃布局，以及項目供能、性能和關鍵技術措施為主要內(nèi)容的強制性標準。通用規(guī)范以技術專業(yè)為對象，以規(guī)劃、勘查、測量、設計、使用等通用技術要求為主要內(nèi)容的強制性標準。
徐偉介紹，《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》編制歷時5年，編制團隊覆蓋設計院、高校、科研院所，學協(xié)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(nèi)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(fā)文批準《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》為國家標準。
《規(guī)范》做到了“三個全覆蓋”，即建設過程全覆蓋+技術專業(yè)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(yè)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(jié)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(xiàn)在執(zhí)行的強制性規(guī)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(jié)能減排、保護生態(tài)環(huán)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(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)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(fā)展，促進人與自然和諧共生”，并強調(diào)“全面提高資源利用效率”。
《規(guī)范》的推出，是為了執(zhí)行國家有關節(jié)約能源、保護生態(tài)環(huán)境、應對氣候變化的法律、法規(guī)，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(nèi)環(huán)境，滿足經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)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(nèi)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(jù)規(guī)劃原則，新建建筑群及建筑的總體規(guī)劃應為可再生能源利用創(chuàng)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(guī)劃階段就應對可再生能源的利用進行考慮，其選址、布局、規(guī)劃應有利于利用太陽能、地熱能等可再生能源。”
《規(guī)范》包括總則，基本規(guī)定，新建建筑節(jié)能設計，既有建筑節(jié)能改造設計，可再生能源建筑應用系統(tǒng)設計，施工、調(diào)試及驗收，運行管理等7章內(nèi)容。適用范圍包括新建、擴建和改建建筑以及既有建筑節(jié)能改造工程的建筑節(jié)能與可再生能源建筑應用系統(tǒng)的設計、施工、驗收及運行管理。
在明晰適用范圍的同時，《規(guī)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(diào)系統(tǒng)的工業(yè)建筑，也不適用于戰(zhàn)爭、自然災害等不可抗條件下對建筑節(jié)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(guī)范》制定的總體目標以保證室內(nèi)環(huán)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(diào)設計總能耗降低30%；公共建筑全年供暖通風、空調(diào)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(guī)范》提出建筑節(jié)能應以保證生活和生產(chǎn)所必需的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和使用功能為前提，遵循被動節(jié)能措施優(yōu)先的原則。應充分利用天然采光、自然通風，改善圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，提高建筑設備及系統(tǒng)的能源利用效率，降低建筑用能需求。徐偉強調(diào)，“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(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個重要的路徑和措施。”
徐偉具體談到，建筑節(jié)能工作的兩大技術途徑：一方面是通過節(jié)能設計降低建筑自身用能需求、提高用能系統(tǒng)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(jié)能不能以犧牲室內(nèi)環(huán)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(fā)展
據(jù)統(tǒng)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(chǎn)生的能耗，占建筑能耗的50~70%。優(yōu)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(chǎn)及運輸、建造及拆除、運行階段產(chǎn)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(guī)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(jié)能+能源結(jié)構(gòu)的清潔化和低碳化實現(xiàn)。以2016年執(zhí)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(guī)范》要求全面提升建筑節(jié)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(zhí)行的節(jié)能設計標準的基礎上分別降低30%和20%，并對不同氣候區(qū)平均節(jié)能率提出了明確規(guī)定：嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應為75%；其他氣候區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應為65%；公共建筑平均節(jié)能率應為72%。
節(jié)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(jié)能改造均應進行建筑節(jié)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(jié)能措施及可再生能源利用系統(tǒng)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(guī)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(jié)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(jié)能的最終目標，‘節(jié)能設計總體要求’強調(diào)了節(jié)能措施及可再生能源系統(tǒng)運營管理。”徐偉說，當工程設計變更時，建筑節(jié)能性能不得降低，這是保證節(jié)能目標實現(xiàn)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(guī)定性節(jié)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(guī)范》內(nèi)容，第5章節(jié)將“可再生能源建筑應用系統(tǒng)設計”單列一章?！兑?guī)范》中對太陽能利用、空氣源熱泵、地源熱泵等可再生能源系統(tǒng)提出了明確指標和技術要求?？稍偕茉蠢靡蠹毣褪沟眯陆ńㄖ诠?jié)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(xiàn)更加深入的節(jié)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(guī)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(tǒng)”小節(jié)，從工程勘察、系統(tǒng)設計、產(chǎn)品能效、安全保障、監(jiān)測計量等方面對地源熱泵系統(tǒng)應用做了規(guī)定，這將進一步加快地源熱泵市場向精細化高端化轉(zhuǎn)型，助力地源熱泵產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康快速發(fā)展。
《規(guī)范》指出，地源熱泵系統(tǒng)方案設計前，應進行工程場地狀況調(diào)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(tǒng)實施的可行性與經(jīng)濟性。當淺層地埋管地源熱泵系統(tǒng)的應用建筑面積大于或等于5000m²時，應進行現(xiàn)場巖土熱響應試驗。對此，中國建研院環(huán)能科技研究員楊靈艷解讀說，“場地調(diào)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(jù)，設置為強制性條文。”
地埋管系統(tǒng)計算周期內(nèi)的釋熱量與吸熱量平衡是保證地源熱泵系統(tǒng)長期高效運行的前提?！兑?guī)范》明確，淺層地埋管換熱系統(tǒng)設計應進行所負擔建筑物全年動態(tài)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(guī)模地埋管地源熱泵系統(tǒng)，應進行10年以上地源側(cè)熱平衡計算。
《規(guī)范》強調(diào)，“地源熱泵機組的能效不應低于現(xiàn)行國家標準/《水（地）源熱泵機組能效限定值及能效等級》GB30721規(guī)定的節(jié)能評價值。”楊靈艷表示，該條文為新增加規(guī)范條例，水（地）源熱泵機組的能效達到節(jié)能評價值等級，是保證系統(tǒng)節(jié)能性的前提和基礎，從“促進系統(tǒng)節(jié)能利用”角度，設置為強制性條文。
此外，規(guī)范新增加的強制性條文還包括“地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測與控制工程應對代表性房間室內(nèi)溫度、系統(tǒng)地源側(cè)與用戶側(cè)進出水溫度和流量、熱泵系統(tǒng)耗電量、地下環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。”楊靈艷表示，當前實施地源熱泵系統(tǒng)由于監(jiān)控系統(tǒng)缺失，或者采集參數(shù)不全，無法對其實際運行工況進行有效評估和優(yōu)化調(diào)整，無法充分發(fā)揮熱泵系統(tǒng)高效性，為更好的保障地埋管系統(tǒng)長期高效運行及系統(tǒng)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(huán)節(jié)是技術實施的關鍵，必須進行強制實施落實到位。為此，《規(guī)范》著重提出淺層地埋管換熱系統(tǒng)安裝施工規(guī)范：地埋管與環(huán)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(chǎn)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(tǒng)水壓試驗應合格。
另外，《規(guī)范》除了對地下水換熱系統(tǒng)、江河湖水源地源熱泵系統(tǒng)、海水源地源熱泵系統(tǒng)等作出規(guī)定外，還對冷水（熱泵）機組、多聯(lián)機等冷熱源設備機組效率，末端設備的效率及輸送系統(tǒng)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(jié)能和可再生能源開發(fā)利用正處于大有可為的戰(zhàn)略機遇期，進一步抓好《規(guī)范》的貫徹落實，將為推動我國建筑節(jié)能、綠色建筑、可再生能源建筑應用等領域技術進步，實現(xiàn)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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