GB 50189《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》（以下簡稱《標準》）是我國*部針對公共建筑的節(jié)能專項標準，建立了從建筑室內(nèi)熱環(huán)境到建筑熱工性能，再到暖通空調(diào)等用能系統(tǒng)的一套相對完整的公共建筑節(jié)能設(shè)計指標體系，對我國公共建筑節(jié)能工作起到了關(guān)鍵的指引作用。該《標準》自2005年實施以來，我國建筑節(jié)能工作持續(xù)深入，新的建筑材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，以及我國面臨的能源形勢，都對《標準》提出了新的要求。
全面提升公共建筑的節(jié)能設(shè)計標準是本次修訂的基本要求，實現(xiàn)節(jié)能目標的同時還應(yīng)滿足室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及人們對室內(nèi)舒適度日益提高的要求。此外，對公共建筑能效的提升還需要充分考慮我國不同氣候區(qū)的建筑特點、不同類型公共建筑的能耗特征、建筑節(jié)能技術(shù)的適宜性和經(jīng)濟性以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的支撐能力。因此，如何兼顧上述要求合理確定修訂原則，全面提升公共建筑的節(jié)能水平，在經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的前提下，優(yōu)化、確定標準修訂的節(jié)能目標，是本次修訂的核心工作內(nèi)容，對推動公共建筑節(jié)能工作及新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
2005年版《標準》存在的主要問題
重點條款分氣候區(qū)、分建筑規(guī)模進行規(guī)定
我國地域遼闊，氣候多樣，經(jīng)濟發(fā)展不平衡。作為一部可操作的國家標準，應(yīng)該充分考慮氣候差異性和經(jīng)濟發(fā)展程度差異性。從北到南供暖能耗在公共建筑全年能耗中所占比例逐漸減小，而公共建筑空調(diào)能耗逐漸增加。因此，在不同氣候區(qū)，圍護結(jié)構(gòu)熱工性能對于全年建筑能耗的貢獻比例不同，空調(diào)系統(tǒng)對于全年建筑能耗的貢獻比例也有很大差異。2005年版《標準》在圍護結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)的規(guī)定中，分氣候區(qū)給出差異性規(guī)定，很好地詮釋了“氣候設(shè)計"的原則。本次修訂應(yīng)該繼續(xù)堅持這一思路，在空調(diào)系統(tǒng)能源系統(tǒng)性能的要求中同樣分氣候區(qū)進行規(guī)定。
另一方面，大型公共建筑通常功能復(fù)雜，能耗組成復(fù)雜，單位面積能耗強度大，能耗總量大；而單體建筑面積較小的公共建筑往往功能單一、用能系統(tǒng)及能耗構(gòu)成相對簡單。對不同體量的公共建筑規(guī)定相同的設(shè)計方法和設(shè)計資料，往往給單體面積小的公共建筑的設(shè)計帶來大量煩瑣的計算。單體面積小的公共建筑總面積比例很小，在全國范圍公共建筑總能耗中占比低，因此，對其要求與大型公共建筑相同的設(shè)計計算過程意義不大，且影響設(shè)計效率；對于臨時性建筑更是如此。本次修訂應(yīng)該吸納“抓大放小"的思想，對公共建筑中的用能大戶增加要求，對單體面積小的公共建筑簡化要求。增加《標準》的合理性和可操作性。
2005年版《標準》的后臺計算模型需改進
公共建筑種類繁多、功能復(fù)雜，單一建筑內(nèi)存在多種功能，用能特征復(fù)雜。2005年版《標準》編制中后臺能耗計算的模型主要根據(jù)辦公建筑模型計算出各限值，應(yīng)用于辦公建筑，準確性和科學(xué)性較好，但對于在公共建筑中同樣占比大的酒店、商場類建筑，應(yīng)用中偏差較大。本次修訂需要對2005年版《標準》編制的后臺計算模型加以改進，一是需要豐富模型中公共建筑的種類，使得《標準》的各項技術(shù)指標能夠代表更廣泛的建筑類別；二是需要通過統(tǒng)計調(diào)研明確各類型公共建筑在全國范圍內(nèi)的面積占比情況，使得《標準》的計算模型可以真實反映我國公共建筑的整體情況。
減少圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷規(guī)定的漏洞
2005年版《標準》中允許當圍護結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)不能達到限值規(guī)定時，通過權(quán)衡判斷的計算方法判別建筑整體熱工性能是否符合標準的要求。這是一種性能化的評價方法，相對于核查圍護結(jié)構(gòu)各部位熱工性能限值的規(guī)定方式，權(quán)衡判斷通道更加靈活，允許性能薄弱的部位被性能好于標準要求的部位彌補，總體達到要求即算合規(guī)，為設(shè)計的多樣性打開了一條通道。但由于2005年版《標準》條文的規(guī)定不夠細致，在實施過程中暴露了一些問題，有時甚至成為鉆空子的渠道。這些問題集中體現(xiàn)在以下幾方面。
1）對方法本身和計算參數(shù)的理解存在差異。圍護結(jié)構(gòu)性能化評價方法對建筑模型各參數(shù)的規(guī)定不夠具體，參數(shù)及運行策略如何設(shè)置也不明確，導(dǎo)致不同設(shè)計人員對建筑參數(shù)的理解不同，造成計算結(jié)果的差異。同時，2005年版《標準》未對實施圍護結(jié)構(gòu)權(quán)衡判斷的設(shè)計項目提出熱工性能限值要求的“門檻值"，也就是說任何不滿足標準圍護結(jié)構(gòu)限值要求的建筑均可能通過權(quán)衡判斷的計算調(diào)整到合規(guī)，這顯然不合理。
2）計算軟件之間存在差異。2005年版《標準》規(guī)定權(quán)衡判斷以建筑能耗模擬軟件為計算工具，但未對軟件的具體功能和類型進行明確要求。軟件內(nèi)置參數(shù)和用戶輸入的參數(shù)沒有規(guī)范、統(tǒng)一，造成同一設(shè)計項目使用不同軟件得到的計算結(jié)果不一致；甚至同一設(shè)計項目使用相同計算軟件，不同設(shè)計人員也可能計算得到不同結(jié)果，很大程度上影響了權(quán)衡判斷的可靠性。
3）zui終比較的物理量不夠明確。2005年版《標準》規(guī)定圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷zui終比較的是參照建筑和實際建筑的供暖和空調(diào)能耗，但《標準》中未給出設(shè)備效率值，因此實際應(yīng)用中往往比較的是建筑耗熱量和除熱量。這種情況下，將建筑冷熱負荷的值相加作為比較依據(jù)，物理意義不明確，也不合理。
2005年版《標準》的覆蓋面需完善
2005年版《標準》中規(guī)定供暖、空調(diào)和照明計入建筑能耗的計算范圍。但事實上，建筑給排水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的設(shè)置也會在很大程度上影響公共建筑的能耗。近年來隨著各級政府對可再生能源建筑應(yīng)用政策引導(dǎo)力度的加大，其對公共建筑節(jié)能的作用也應(yīng)在《標準》中有所體現(xiàn)。
另外，2005年版《標準》中分氣候區(qū)的規(guī)定沒有將溫和地區(qū)納入，近年來公共建筑中多聯(lián)機應(yīng)用越來越多，因此在修訂過程中需要增補和完善相應(yīng)條文。
強制性指標的確定方法需改進
我國建筑節(jié)能標準中對重要建筑部品和設(shè)備的量化節(jié)能性能要求，現(xiàn)有方法主要依靠行業(yè)專家經(jīng)驗和已實施工程的數(shù)據(jù)，由于沒有科學(xué)系統(tǒng)的分析方法，得出的定量指標缺乏具有說服力的計算依據(jù)。因此需要建立一種科學(xué)的優(yōu)化分析方法，作為節(jié)能設(shè)計標準基本的分析工具，用于節(jié)能目標的確定及分解，以提高標準的科學(xué)性。
（國外建筑節(jié)能標準編制的方法及特點詳情參看雜志全文）
2005年版《標準》受ASHRAE90.1影響較大。
修訂原則及主要內(nèi)容
修訂原則
本次《標準》修訂的出發(fā)點是滿足國家對建筑節(jié)能的要求，全面提升公共建筑節(jié)能設(shè)計各項性能指標。《標準》的修編過程中，通過定量計算確定各項量化參數(shù)指標。擴展《標準》的覆蓋范圍，專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域在原有供暖空調(diào)、照明能耗規(guī)定的基礎(chǔ)上，增加對給排水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的用能要求；補充溫和地區(qū)相關(guān)規(guī)定，實現(xiàn)《標準》對我國氣候區(qū)的全面覆蓋。對圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷等操作過程較復(fù)雜的技術(shù)點，加強操作細節(jié)規(guī)定，減少由于操作者理解不同帶來的結(jié)果差異。
修訂的主要內(nèi)容
1）實現(xiàn)建筑節(jié)能專業(yè)領(lǐng)域和我國氣候區(qū)的全覆蓋。專業(yè)領(lǐng)域涵蓋建筑與建筑熱工、供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、給水排水、電氣、可再生能源應(yīng)用，實現(xiàn)了建筑節(jié)能專業(yè)領(lǐng)域的全覆蓋。增加了對溫和地區(qū)建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的規(guī)定。
2）建立典型公共建筑模型及數(shù)據(jù)庫。
根據(jù)建筑業(yè)企業(yè)房屋建筑竣工面積數(shù)據(jù)（2009—2011年），整理得到8種類型建筑在我國不同氣候區(qū)的分布權(quán)重。2005年版《標準》修訂中對公共建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能和冷熱源的能效等定量規(guī)定的計算均基于以上公共建筑不同類別、不同氣候區(qū)分布的二維權(quán)重因子加權(quán)得出，更加科學(xué)合理，符合我國目前公共建筑的實際需求。
3）以動態(tài)基準評價法衡量節(jié)能量提升。以2005年版《標準》的節(jié)能水平為基準，結(jié)合不同氣候區(qū)、不同類型建筑的分布情況，明確了本次修訂后我國公共建筑整體節(jié)能量的提升水平。這種基于動態(tài)基準的節(jié)能率評價方法也符合目前習(xí)慣做法。
4）采用年收益投資比SIR（saving to investment ratio），SIR為使用某項建筑節(jié)能措施后產(chǎn)生的年節(jié)能量（折合成標準煤，單位為kg/a）與采用該項節(jié)能措施所增加的初投資的比值，SIR值即單位投資所獲得的年節(jié)能量（單位為kg/a（元?a）））組合優(yōu)化篩選法（簡稱SIR優(yōu)選法）確定了本次修訂的節(jié)能目標。SIR優(yōu)選法是基于單項節(jié)能措施的優(yōu)劣排序，構(gòu)建*建筑節(jié)能方案的系統(tǒng)性分析方法。本次修訂采用犛犐犚優(yōu)選法對節(jié)能目標進行了計算和分解，提高了指標的科學(xué)性。
5）全面提升圍護結(jié)構(gòu)熱工性能強制性指標要求。與2005年版《標準》相比，由于圍護結(jié)構(gòu)性能提升，供暖、通風(fēng)及空調(diào)能耗將降低4％～6％。對溫和地區(qū)，增加了圍護結(jié)構(gòu)的限值要求。本次修訂補充了窗墻面積比大于0.7情況下的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能限值，減少了因窗墻面積比超限而進行圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷的情況。
6）全面提高冷源設(shè)備及系統(tǒng)的能效強制性要求且分氣候區(qū)進行規(guī)定。本次修訂與2005年版《標準》相比，由于供暖、通風(fēng)空調(diào)和照明等用能設(shè)備能效的提高可帶來14％～19％的節(jié)能量。分氣候區(qū)規(guī)定了冷源設(shè)備及系統(tǒng)的能效限值，增強了《標準》的地區(qū)適應(yīng)性，提高了節(jié)能設(shè)計的可操作性。
7）改進冷水機組IPLV計算公式。為更好地反映我國冷水機組的實際使用條件，在大量調(diào)查和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，對冷水機組IPLV公式進行了更新。
8）增加建筑分類規(guī)定，抓大放小。將建筑分為甲、乙兩類，簡化單體建筑面積小的乙類建筑的設(shè)計程序，提高可操作性。對建筑高度超過150 m或單棟建筑地上建筑面積大于200 000 m2的大型公共建筑，增加專家論證的要求。
9）完善了圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷的相關(guān)規(guī)定。針對圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷在2005年版《標準》實施中暴露的問題，本次修訂從2個方面入手：一是擴大限值規(guī)定覆蓋的范圍，補充了窗墻面積比大于0.7的情況，同時乙類建筑不再允許采用權(quán)衡判斷；二是完善了權(quán)衡計算所需基礎(chǔ)參數(shù)，統(tǒng)一了輸入、輸出參數(shù)格式，明確了權(quán)衡計算軟件的功能要求，明確以全年供暖和空調(diào)能耗之和作為判斷標準并給出簡化計算方法。此外，增設(shè)了權(quán)衡判斷的“門檻"，即規(guī)定了各項參數(shù)必須達到的zui低要求，保證了使用權(quán)衡判斷的建筑的熱工設(shè)計不至于存在太差的“短板"。
10）引入太陽得熱系數(shù)SHGC替代原遮陽系數(shù)Sc作為衡量透光圍護結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)，并給出了SHGC的限值。太陽得熱系數(shù)和遮陽系數(shù)2個物理量存在線性換算關(guān)系。
《標準》節(jié)能目標的確定和分解
本次修訂參考了發(fā)達國家建筑節(jié)能標準編制的經(jīng)驗，建立了代表我國公共建筑使用特點和分布特征的典型公共建筑模型數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了建筑能耗分析模型及節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟分析模型；根據(jù)各項節(jié)能措施的技術(shù)可行性，以單一節(jié)能措施的年收益投資比SIR為分析指標，確定不同節(jié)能措施選用的優(yōu)先級，將不同節(jié)能措施組合成多種節(jié)能方案；以節(jié)能方案的全壽命周期凈現(xiàn)值NPV大于零為指標對節(jié)能方案進行篩選分析，進而確定各類公共建筑模型在既定條件下的*投資與收益關(guān)系曲線，在此基礎(chǔ)上，確定*節(jié)能方案。根據(jù)*節(jié)能方案中各項節(jié)能措施的SIR值，確定《標準》對圍護結(jié)構(gòu)、供暖空調(diào)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)各相關(guān)指標的要求。圖1為節(jié)能目標及分解技術(shù)路線圖。
節(jié)能目標及分解技術(shù)路線圖
本次修訂采用SIR優(yōu)選法，根據(jù)我國實際情況，通過技術(shù)經(jīng)濟綜合分析，確定了我國不同氣候區(qū)典型城市不同類型公共建筑的*建筑節(jié)能設(shè)計方案，進而確定了我國現(xiàn)有條件下公共建筑技術(shù)經(jīng)濟合理的節(jié)能目標，并將節(jié)能目標逐項分解到建筑圍護結(jié)構(gòu)、供暖空調(diào)等系統(tǒng)，zui終確定了本次《標準》修訂的相關(guān)節(jié)能指標要求。
SIR優(yōu)選法的引入使得《標準》的制定邁入科學(xué)分析階段，使《標準》對技術(shù)經(jīng)濟性的考量更充分，提升目標更加科學(xué)合理。
結(jié)語
自2005年版《標準》頒布實施，2015年版《標準》的實際修訂周期為10 a。因此，應(yīng)縮短節(jié)能標準的修訂周期，才能適應(yīng)我國建筑節(jié)能飛速發(fā)展的現(xiàn)狀以及建筑業(yè)節(jié)能減排任務(wù)的要求。同時，需要借鑒國外標準編制的成功經(jīng)驗，加強我國標準編制基礎(chǔ)性研究工作。
