英標和國標在節能方面的設計標準對比及設計要點分析

付博 王健

【摘要】了解英標節能設計標準對“一帶一路”建設有一定的指導意義。本文通過對比英標CIBSE和中國規范以及通過英國典型節能建筑案例分析，得出英國建筑節能的技術特點;通過節能建筑技術特點，分析這些技術特點的難點和解決方式，即BEMS不用“太聰明”解決控制要求、合理的維護結構解決能耗問題、提前充分考慮節能形式對建筑和結構的影響。

【關鍵詞】英標;CIBSE;節能;難點;解決方式

2013年9月和10月由中國國家主席習近平分別提出建設“新絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”的合作倡議。依靠中國與有關國家既有的雙多邊機制，借助既有的、行之有效的區域合作平臺，一帶一路旨在借用古代絲綢之路的歷史符號，高舉和平發展的旗幟，積極發展與沿線國家的經濟合作伙伴關系，共同打造政治互信、經濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責任共同體。“一帶一路"經濟區開放后，承包工程項目突破3000個。2015年，中國企業共對“一帶一路”相關的49個國家進行了直接投資，投資額同比增長18.2%。2015年，中國承接“一帶一路”相關國家服務外包合同金額178.3億美元，執行金額121.5億美元，同比分別增長42.6%和23.45%。

在大背景下，了解當地規范對EPC設計管理有著重要的指導作用;了解國外的一些國家當地的規范和設計要點對國外EPC項目有一定的指導意義。1.了解當地規范可以從設計源頭做到優化設計，為EPC在源頭上節約成本造價;2.了解國外規范和設計要點可以在國外設計院中，優中選優。針對英國皇家樓宇協會（CIBSE）的相關規范進行全面的研究。

1、英國和中國規范的對比

1.1英國節能規范CIBSEB1[1]和國標公共建筑節能設計標準[2]圍護結構傳熱系數對比：

從上表可以看出，英國CIBSE B1[1]規范和國標公共建筑節能標準[2]要求的傳熱系數類似：其中屋面和外墻的傳熱系數完全相同，分別為0.25 W/m2.k和0.35 W/m2.k。地面和外窗的 傳熱系數略有差異，分別為0.25W/m2.k和0.35W/m2.k以及2.2W/m2.k和1.2-2.5W/m2.k;外門的傳熱系數差異較大，分別為3.5W/m2.k和2.2W/m2.k。

1.2 英國節能規范CIBSEF[3]，10.1和國標公共建筑節能設計標準[2]鍋爐效率對比：

從表3可以看出，英國節能規范CIBSEF[3]對鍋爐效率的分類為天然氣鍋爐、人工煤氣鍋爐、燃油鍋爐以及生物能鍋爐;中國公共建筑節能規范按燃油燃氣、層狀燃燒鍋爐、拋煤機鏈條爐排鍋爐、流化床燃燒鍋爐分類。從比較常用的燃油和燃氣鍋爐看英標燃氣鍋爐效率為86%燃油鍋爐效率為88%，國內燃氣鍋爐和燃油鍋爐的效率為88%。可以看出國內對鍋爐效率的要求略高于英國鍋爐。

綜述，以上的對比看出英國的節能規范與中國的節能規范類似：傳熱系數基本一致，中國的節能規范劃分更加細致。鍋爐熱效率也基本一致，中國的規范略高于英國節能規范標準。

2、國外節能案例分析

2.1 英國考文垂大學 見圖1、圖2

與中國建筑相比，英國建筑更考慮利用被動式的方式節能。如上圖英國著名的節能建筑，英國考文垂大學圖書館利用了八項被動式方式節能分別為：1.外遮陽、 2.雙層玻璃幕墻、3.BEMS控制可開啟外窗和外遮陽、4.BEMS聯動的CO2和溫度傳感器、5.蜂窩梁、6.防風百葉、7.采光井、8.良好的圍護結構、9.全空氣新風系統。

通過以上的節能方式可以看出，考文垂大學更趨向于整體空調設計，節能其優點如下：如與BEMS聯動的內外遮陽，可以根據不同的天氣和室內外溫度控制內外遮陽的開啟;1.通過BEMS聯動控制的CO2和溫度傳感器控制窗子的開啟。不開啟包括：雨天不開啟。室外溫度過高不開啟;室內溫度適宜，PPM沒有超過規范要求不開啟;開啟包括：需要夜間冷卻建筑開啟;實現過渡季節全新風開啟;PPM超過規范要求開啟。2.良好的維護結構和雙層玻璃幕墻，使得整體建筑在冬季減少熱負荷和夏季增加冷負荷;蜂窩梁使得每個獨立的分隔空間連通，充分利用自然新風。3.防風百葉使得在室外風速較高的情況下依然可以順利的引入新風。4.采光井一方面可以滿足白天采光節能要求的同時還可以達到“通風煙囪”的效果。

在英國節能建筑具有以上優點的同時，也倒是一些不利的缺點：1.如大量采用采光井和通風煙囪，使得建筑占用了大量的室內空間。2.分隔房間的連通使得房間的隔音效果較低，比較適合圖書館一類比較安靜的建筑。3.由于建筑一年四季引用新風系統，房間內部風速較高，不適用對風速要求較高的建筑。

3、英國建筑節能的技術難點

3.1 對于BEMS控制要求較高：（1）通過以上分析可以看出，通過BEMS聯動控制的CO2和溫度傳感器控制窗子的開啟。不開啟包括：雨天不開啟。室外溫度過高不開啟;室內溫度適宜，PPM沒有超過規范要求不開啟;開啟包括：需要夜間冷卻建筑開啟;實現過渡季節全新風開啟;PPM超過規范要求開啟。（2）根據室內和室外溫度確定散熱器和加熱盤管的開啟及開啟大小;

3.2 良好的維護結構和蜂窩梁會使建筑和結構的初投資高于國內一些傳統的建筑。每層較高的層高雖然滿足的自然通風和空氣流通的需要，但是造成了層高的浪費，同時也造成了初投資的增加。

3.3 一些節能技術的應用如外墻的太陽能板以及屋頂的擋風百葉，都對于土建和機電施工有一定的難度。室外型的架空底層、整體式靜壓箱結構、一圈百葉形式以及靜壓箱內布置的管線增加了施工難度。

以上均為此種節能建筑形式帶來的一系列的技術難點。

4、解決方式

4.1 BEMS不用“太聰明”

適當增加控制的反應到時間，延遲控制時間。這種方式雖然減少了設備的敏感度，但是從控制的準確性上顯著提高。

如上圖，合理的邏輯性控制是控制準確性的保證。（1）不開啟包括：雨天不開啟。室外溫度過高不開啟;室內溫度適宜，PPM沒有超過規范要求不開啟;（2）開啟包括：需要夜間冷卻建筑開啟;實現過渡季節全新風開啟;PPM超過規范要求開啟。（3）根據室內和室外溫度確定散熱器和加熱盤管的開啟及開啟大小。

4.2合理的維護結構

前期通過建模和模擬確定合理的維護結構、層高等確定合理的能耗和氣流組織。利用IES或者design builder模擬建筑能耗，確定合理的能耗;在能耗模型確定的基礎上，通過fluid或者 air park 等軟件確定合理的氣流組織層高和蜂窩梁開洞等尺寸。待建模合理后根據模型和設計選擇合理的材料，滿足節能標準的傳熱系數和空間布局。

4.3 節能技術的應用

一些技能技術的應用對于建筑外立面或者施工難度都有一定的影響，需要積極溝通配合解決。如采用太陽能板發電的節能技術形式，需要建筑方案公司積極配合解決。再如考文垂的架空空調靜壓箱需要組織合理的施工方案，合理的預留靜壓箱空間，合理解決新風靜壓箱引入的問題。

結論：

本文在背景介紹中了解英國規范對一帶一路有指導意義：了解國外的一些國家當地的規范和設計要點對國外EPC項目有一定的指導意義。1.了解當地規范可以從設計源頭做到優化設計，為EPC在源頭上節約成本造價;2.了解國外規范和設計要點可以在國外設計院中，優中選優。針對英國皇家樓宇協會（CIBSE）的相關規范進行全面的研究。

首先，本文對比了英國CIBSE規范和中國國標規范的相同之處和相似之處：傳熱系數基本一致，中國的節能規范劃分更加細致。鍋爐熱效率也基本一致，中國的規范略高于英國節能規范標準。

其次，通過英國典型節能建筑的案例分析，得出英國在節能設計中的設計特點：考慮外遮陽 、采用雙層玻璃幕墻、BEMS控制可開啟外窗和外遮陽、BEMS聯動的CO2和溫度傳感器、蜂窩梁 、防風百葉、采光井、自然新風機全空氣、良好的維護結構 、輔助熱盤管和散熱器。并根據以上特點分析了其中的優缺點。優點為通過開窗的控制充分利用了被動式方式節能;良好的結構形式有利于冬季減少熱負荷和夏季減少冷負荷;充分利用了自然采光等自然資源。缺點為：建筑占用了大量的室內空間;此種形式比較適合圖書館一類比較安靜的建筑;由于建筑一年四季引用新風系統，房間內部風速較高，不適用對風速要求較高的建筑。

結合以上的技術特點分析出了英國節能建筑的一些技術難點：對BEMS控制要求較高、良好的維護結構和蜂窩梁對建筑和結構的初投資會高于國內一些傳統的建筑、一些節能技術的應用如外墻的太陽能板以及屋頂的擋風百葉，都對于土建和機電施工有一定的難度。

最后針對以上的技術難點給出了解決方式：BEMS不用“太聰明”、合理的維護結構、提前充分考慮節能技術對建筑和結構的影響。

參考文獻：

[1]Environmentdesign：CIBSEGUIDE-B1[S].Chartered Institute if Building Service of Heating Service Engineers， London， UK， 2016

[2]公共建筑節能設計標準：GB50189-2015[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部，2015

[3]Environmentdesign：CIBSEGUIDE-F[S].Chartered Institute if Building Service of Heating Service Engineers， London， UK， 2012