5 供暖、通风、空气调节和燃气

5.1 一般规定

5.1.1 供暖和空调系统的负荷计算要求。本条文为强制性条文。
    工程设计中,为防止滥用热、冷负荷指标进行设计的现象发生,规定此条为强制性条文。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012同样对此有强制性规定。
    在实际工程中,供暖或空调系统有时是按照“分区域”来设置的,在一个供暖或空调区域中可能存在多个房间,如果按照区域来计算,对于每个房间的热负荷或冷负荷仍然没有明确的数据。为了防止设计人员对“区域”的误解,这里强调的是对每一个房间进行计算而不是按照供暖或空调区域来计算。
    户式多联机对工作介质集中处理并输送分配到多个末端,当作为工程设计的一部分时,也应执行本条规定。当居住建筑空调设计仅为预留空调设备电气容量时,空调的热、冷负荷计算可采用热、冷负荷指标进行估算。

5.1.2 建筑冷热源和设备选择原则。
    随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,对空调、供暖的需求逐年上升。对于居住建筑选择设计集中空调、供暖系统方式,还是分户空调、供暖方式,应根据当地能源、环保等因素,通过技术经济分析来确定。同时,还要考虑用户对设备及运行费用的承担能力。

5.1.3 供热热源选择的优先顺序及技术要点。
    居住建筑的供热供暖能耗占我国建筑能耗的主要部分。当前我国北方地区大力推进清洁供暖,大力减少温室气体排放,进一步明显降低细颗粒物(PM2.5)浓度。“北方地区”的范围涵盖北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、陕西、甘肃、宁夏、新疆、青海以及河南省部分地区。清洁供暖是指利用天然气、电、地热、生物质、太阳能、工业余热、清洁化燃煤(超低排放)、核能等清洁化能源,通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式,包含以降低污染物排放和能源消耗为目标的取暖全过程,涉及清洁热源、高效输配管网(热网)、节能建筑(热用户)等环节。
    2017年,国家发改委等十部委联合下发《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》,规划目标为:“到2019年,北方地区清洁取暖率达到50%,替代散烧煤(含低效小锅炉用煤)7400万吨。到2021年,北方地区清洁取暖率达到70%,替代散烧煤(含低效小锅炉用煤)1.5亿吨。供热系统平均综合能耗降低至15千克标煤/平方米以下。热网系统失水率、综合热损失明显降低。新增用户全部使用高效末端散热设备,既有用户逐步开展高效末端散热设备改造。北方城镇地区既有节能居住建筑占比达到80%。”
    2018年6月,国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,目标为京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原地区“到2020年,二氧化硫、氮氧化物排放总量分别比2015年下降15%以上;PM2.5未达标地级及以上城市浓度比2015年下降18%以上,地级及以上城市空气质量优良天数比率达到80%,重度及以上污染天数比率比2015年下降25%以上”,具体要求“坚持从实际出发,宜电则电、宜气则气、宜煤则煤、宜热则热,确保北方地区群众安全取暖过冬。集中资源推进京津冀及周边地区、汾渭平原等区域散煤治理,优先以乡镇或区县为单元整体推进。2020年供暖季前,在保障能源供应的前提下,京津冀及周边地区、汾渭平原的平原地区基本完成生活和冬季取暖散煤替代。”对于供热热源的选择,要求“对已有城镇集中供暖难以到达地区或农村,宜因地制宜推行空气源、地源等热泵供暖;根据电力、燃气、余热条件,使用电热泵、燃气、余热等适宜的热泵设备;具备城市污水、江河湖水体热源条件的,要适度进行水源热泵的集中利用;具备中深层地热资源的地区,要整体规划、集约化开发,尽可能按集中供暖方式建设;生物质发电尽可能实行热电联产集中供暖,不具备建设生物质热电厂条件的地区,可推广生物质锅炉供暖或生物质成型燃料。”
    为落实清洁供暖工作,从2017年开始北方地区按《京津冀及周边地区2017-2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》的具体要求,按城市中心区、直管县城等行政区级分别逐步淘汰35蒸吨、20蒸吨以下燃煤锅炉,10蒸吨以下燃煤锅炉基本全面淘汰。因此,新建燃煤锅炉将以40蒸吨以上大型锅炉为主。
    1 本款中的工业余热均指低品位余热,一般为100℃以下的水或者200℃~300℃的烟气。
    2 居住建筑热源形式的选择会受到能源、环境、工程状况、使用时间及要求等多种因素影响和制约,为此必须客观全面地对热源方案进行分析比较后合理确定。有条件时,应积极利用太阳能、地热能等可再生能源。各种热泵的选用需要经过技术经济比较决定是否优先采用。
    热电联产的余热潜力应充分发掘,包括尾部排热或中间抽气。近年来的实际工程中已有很多成功应用。
    总体来讲,建筑的可再生能源利用,应根据适用条件和投资规模确定该类能源可提供的用能比例或贡献率。当采用地源热泵、空气源热泵系统为用户供冷/暖时,应根据项目负荷特点和当地资源条件进行适宜性分析,采用地源热泵、空气源热泵系统一次能源利用率应高于本项目可用的常规能源一次能源利用率。
    当地可再生资源不足以支撑建筑的全部供暖需求时,应该论证多能互补系统的可行性或者可再生能源与常规能源复合应用的形式,实现资源的充分、有效利用。

5.1.4 设置电直接加热供暖的限制。本文为强制性条文。
    建设节约型社会已成为全社会的责任和行动,用高品位的电能直接转换为低品位的热能进行供暖,能源利用效率低,应加以限制。
    1 对于不在集中供热覆盖范围内,同时由于消防或环保要求无法使用燃气、煤、燃油等各种燃料供暖的建筑,如果受上述条件所限只能采用电驱动的热源供暖时,应采用各种热泵系统。
    2 如果建筑本身设置了可再生能源发电系统,例如太阳能发电、生物质发电等。且发电量能够满足建筑本身的电加热需求,不消耗市政电能时,允许这部分电能直接用于供暖。
    3 峰谷电价制度能充分发挥价格的经济杠杆作用,调动用户削峰填谷,缓和电力供需矛盾,提高电网负荷率和设备利用率。因此在实施峰谷电价的地区,允许仅利用夜间低谷电开启电加热设备进行供暖或蓄热;其他时段则不允许开启电加热设备。
    4 随着我国电能生产方式的变化,全国各地区电能生产呈现多元化趋势,各地的电能供应需求的匹配情况也不同。因此如果建筑所在地区电能富余、电力需求侧有明确的供电支持政策鼓励应用电供暖时,允许使用电直接加热设备作为供暖热源。
    本条针对工程设计做出限制。作为自行配置供暖设施的居住建筑,并不限制居住者选择直接电热方式自行进行分散形式的供暖。

5.1.5 电直接加热供暖系统必须分散设置的要求。
    严寒、寒冷地区全年有(4~6)个月供暖期,时间长,供暖能耗占有较高比例。近些年来由于供暖用电所占比例逐年上升,致使一些省市冬季尖峰负荷也迅速增长,电网运行困难,出现冬季电力紧缺。盲目推广电锅炉及其他自接电热供暖系统,将进一步劣化电力负荷特性,影响民众日常用电。因此,应限制应用直接电热进行集中供暖的方式。
    分散设置电直接加热设备作为供暖热源时,系统惰性小、控制灵活,可以及时呼应房间负荷的变化。这里的“分散”指对单一用户的单个或多个房间供暖的小规模供暖方式,或集热源和散热设备为一体的单体的供暖方式,如发热电缆、电供暖散热器等。如果采用集中的电锅炉为热源,用电加热水,再用水作为热媒对用户进行供暖,会带来初投资的浪费、效率的损失,增加额外的水输送能耗,运行时又因多用户同时使用情况的差异带来运行能耗的巨大浪费,是典型的高品位能源低用,需要予以禁止。

5.1.6 集热系统效率是衡量太阳能集热系统将太阳能转化为热能的重要指标,受集热器产品热性能、蓄热容积和系统控制措施等诸多因素影响;如果没有做到优化设计,就会导致不能充分发挥集热器的性能,造成系统效率过低;从而既浪费宝贵的安装空间,又制约系统的预期效益。为促进能源资源节约利用,必须对集热系统效率提出要求。
    本条规定的太阳能集热系统效率量值,针对热水系统参照了现行国家标准《太阳热水系统性能评定规范》GB/T 20095中关于热水工程的性能指标;针对供暖和空调系统则根据典型地区冬夏季期间的室外平均温度、太阳辐照度、系统工作温度等参数,参照现行国家标准《平板型太阳能集热器》GB/T 6424、《真空管型太阳能集热器》GB/T 17581 中合格产品集热器的性能限值,进行模拟计算,并参考主编单位对数十项实际工程的检测结果而综合确定。
    集热系统效率的计算和测试要求,按现行国家标准《可再生能源建筑应用工程评价标准》GB/T 50801实施。

5.1.7 集中供暖系统的形式。
    居住建筑采用连续供暖能够提供较好的供暖品质。同时,在采用了相关的控制措施(如散热器恒温阀、热力入口控制、供热量控制装置如气候补偿控制等)的条件下,连续供暖可以使得供热系统的热源参数、热媒流量等实现按需供应和分配,不需要采用间歇式供暖的热负荷附加,并可降低热源的装机容量,提高了热源效率,减少了能源的浪费。
    对于居住区内的公共建筑,如果空置时间较长且经常出现,在保证房间防冻的情况下,采用间歇供暖对于整个供暖季来说相当于降低了房间的平均供暖温度,有利于节能。但宜根据使用要求进行具体的分析确定。将公共建筑的系统与居住建筑分开,可便于系统的调节、管理及收费。
    热水供暖系统对于热源设备具有良好的节能效益,在我国已经提倡了三十多年。因此,集中供暖系统,应优先发展和采用热水作为热媒,而不应是以蒸汽等介质作为热媒。

5.1.8 对集中供冷系统应用的限制。
    严寒和寒冷地区居住建筑的夏季空调几乎全部为间歇使用,且不同用户之间同时使用系数低,如果在居住建筑中采用多户共用冷源的集中空调,系统将长时间在较低比例部分负荷状态下运行,造成能源浪费。因此出于节能考虑不提倡采用多户共用冷源的集中供冷形式。
    对于已确定使用热泵系统作为集中供热热源的居住建筑,可利用同一热泵系统和输配管网进行供冷,避免重复另设供冷设施。

5.1.9 集中供暖系统的热计量要求。本条文为强制性条文。
    《中华人民共和国节约能源法》第三十八条规定:国家采取措施,对实行集中供热的建筑分步骤实行供热分户计量、按照用热量收费的制度。新建建筑或者对既有建筑进行节能改造,应当按照规定安装用热计量装置、室内温度调控装置和供热系统调控装置。具体办法由国务院建设主管部门会同国务院有关部门制定。
    2005年12月6日由原建设部、发改委、财政部、人事部、民政部、劳动和社会保障部、国家税务总局、国家环境保护总局八部委发文《关于进一步推进城镇供热体制改革的意见》(建城[2005]220号),文件明确提出,“新建住宅和公共建筑必须安装楼前热计量表和散热器恒温控制阀,新建住宅同时还要具备分户热计量条件”。文件中楼前热计量表可以理解为是进行与供热单位进行热费结算的依据,楼内住户可以依据不同的方法(设备)进行室内参数(比如热量、温度)测量,然后,结合楼前热计量表的测量值对全楼的用热量进行住户间分摊。
    《供热计量技术规程》JGJ 173-2009中第3.0.1条(强制性条文):“集中供热的新建建筑和既有建筑的节能改造必须安装热量计量装置”;第3.0.2条(强制性条文):“集中供热系统的热量结算点必须安装热量表”。明确表明供热企业和终端用户间的热量结算,应以热量表作为结算依据。用于结算的热量表应符合相关国家产品标准,且计量检定证书应在检定的有效期内。
    由于楼前热表为该楼所用热量的结算表,要求有较高的精度及可靠性,价格相应较高,可以按栋楼设置热量表,即每栋楼作为一个计量单元。对于建筑用途相同、建设年代相近、建筑形式、平面、构造等相同或相似、建筑物耗热量指标相近、户间热费分摊方式一致的小区(组团),也可以若干栋建筑统一安装一块热量表。
    有时,在管路走向设计时一栋楼会有2个以上入口,但此时2个以上热表的读数宜相加以代表整栋楼的耗热量。
    对于既有居住建筑改造时,在不具备住户热费条件而只根据住户的面积进行整栋楼耗热量按户分摊时,每栋楼应设置各自的热量表。

5.1.10 供暖空调系统的温控要求。本条文为强制性条文。
    《中华人民共和国节约能源法》第三十八条规定:“新建建筑或者对既有建筑进行节能改造,应当按照规定安装用热计量装置、室内温度调控装置和供热系统调控装置。”用户能够根据自身的用热需求,利用供暖系统中的调节阀主动调节和控制室温,是实现按需供热、行为节能的前提条件。
    除末端只设手动风量开关的小型工程外,供暖系统均应具备室温自动调控功能。以往传统的室内供暖系统中安装使用的手动调节阀,对室内供暖系统的供热量能够起到一定的调节作用,但因其缺乏感温元件及自力式动作元件,无法对系统的供热量进行自动调节,从而无法有效利用室内的自由热,降低了节能效果。因此,对散热器和辐射供暖系统均要求能够根据室温设定值自动调节。对于散热器和地面辐射供暖系统,主要是设置自力式恒温阀、电热阀、电动通断阀等。散热器恒温控制阀具有感受室内温度变化并根据设定的室内温度对系统流量进行自力式调节的特性,可有效利用室内自由热达到节省室内供热量的目的。
    散热器恒温控制阀(又称温控阀、恒温器等)安装在每组散热器的进水管上,它是一种自力式调节控制阀,用户可根据对室温高低的要求,调节并设定室温。这样恒温控制阀就确保了各房间的室温,避免了立管水量不平衡,以及单管系统上层及下层室温不匀问题。同时,更重要的是当室内获得“自由热” (FreeHeat,又称“免费热”,如阳光照射,室内热源——炊事、照明、电器及居民等散发的热量)而使室温有升高趋势时,恒温控制阀会及时减少流经散热器的水量,不仅可以保持室温合适,同时还可以达到节能目的。
    对于安装在装饰罩内的恒温阀,则必须采用外置传感器,传感器应设在能正确反映房间温度的位置。
    散热器恒温控制阀各项性能应满足现行国家标准《散热器恒温控制阀》GB/T 29414的要求。
    安装了散热器恒温阀后,要使它在运行中真正发挥调温、节能功能,必须要有一些相应的技术措施。因为散热器恒温阀是一个阻力部件,水中悬浮物会堵塞其流道,使得恒温阀调节能力下降,甚至不能正常工作。同时,不可在供暖期后将供暖水系统的水卸去,要保持“湿式保养”。另外,对于在原有供热系统热网中并入了安装有散热器恒温阀的新建造的建筑,必须对该热网重新进行水力平衡调节。这是由于一般情况下,安装有恒温阀的新建筑水力阻力会大于原来建筑,导致新建建筑的热水量减少,甚至降低供热品质。
    室温控制可选择采用以下任何一种模式:
    1 模式Ⅰ:“房间温度控制器(有线)+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”。
    通过房间温度控制器设定和监测室内温度,将监测到的实际室温与设定值进行比较,根据比较结果输出信号,控制电热(热敏)执行机构的动作,带动内置阀芯开启与关闭,从而改变被控(房间)环路的供水流量,保持房间的设定温度。
    2 模式Ⅱ:“房间温度控制器(有线)+分配器+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”。
    与模式Ⅰ基本类似,差异在于房间温度控制器同时控制多个回路,其输出信号不是直接至电热(热敏)执行机构,而是到分配器,通过分配器再控制各回路的电热(热敏)执行机构,带动内置阀芯动作,从而同时改变各回路的水流量,保持房间的设定温度。
    3 模式Ⅲ:“带无线电发射器的房间温度控制器+无线电接收器+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”。
    利用带无线电发射器的房间温度控制器对室内温度进行设定和监测,将监测到的实际值与设定值进行比较,然后将比较后得出的偏差信息发送给无线电接收器(每间隔10min发送一次信息),无线电接收器将发送器的信息转化为电热(热敏)式执行机构的控制信号,使分水器上的内置阀芯开启或关闭,对各个环路的流量进行调控,从而保持房间的设定温度。
    4 模式Ⅳ:“自力式温度控制阀组”。
    在需要控温房间的加热盘管上,装置直接作用式恒温控制阀,通过恒温控制阀的温度控制器的作用,直接改变控制阀的开度,保持设定的室内温度。
    为了测得比较有代表性的室内温度,作为温控阀的动作信号,温控阀或温度传感器应安装在室内离地1.5m处。因此,加热管必须嵌墙抬升至该高度处。由于此处极易积聚空气,所以要求直接作用恒温控制阀必须具有排气功能。
    5 模式Ⅴ:“房间温度控制器(有线)+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”。
    选择在有代表性的部位(如起居室),设置房间温度控制器,通过该控制器设定和监测室内温度;在分水器前的进水支管上,安装电热(热敏)执行器和两通阀。房间温度控制器将监测到的实际室内温度与设定值比较后,将偏差信号发送至电热(热敏)执行机构,从而改变二通阀的阀芯位置,改变总的供水流量,保证房间所需的温度。
    本系统的特点是投资较少、感受室温灵敏、安装方便。缺点是不能精确地控制每个房间的温度,且需要外接电源。一般适用于房间控制温度要求不高的场所,特别适用于大面积房间需要统一控制温度的场所。
    6 模式Ⅵ:“典型房间温度控制器(无线)+电动通断控制阀或电动调节阀”。
    选择在有代表性的部位(如起居室),设置房间温度控制器,通过该控制器设定和监测室内温度;在热用户入户管道(分水器前进水管),安装电动通断控制阀或电动调节阀。房间温度控制器将监测到的实际室内温度与设定值比较后,将偏差信号发送至电动通断控制阀或电动调节阀,从而改变热用户的供水通断阀频率或总供水流量,实现房间温度调节,达到设定的需要温度。本系统适用于分户室温调节的温控计量一体化系统及数据远传系统,并构成智慧供热的数据信息系统。
    对风机盘管机组应配置风速开关,同时配置自动调节和控制冷、热量的温控器。要求风机盘管具有一定的冷、热量调控能力,既有利于室内的正常使用,也有利于节能。三速开关是常见的风机盘管的调节方式,由使用人员根据自身的体感需求进行手动的高、中、低速控制。对于大多数居住建筑来说,这是一种比较经济可行的方式,可以在一定程度上节省冷、热消耗。但此方式的单独使用只针对定流量系统,这是设计中需要注意的。采用人工手动的方式,无法做到实时控制。因此,在投资条件相对较好的建筑中,推荐采用利用温控器对房间温度进行自动控制的方式。一种是温控器直接控制风机的转速,适用于定流量系统;另一种是温控器和电动阀联合控制房间的温度,适用于变流量系统。
    当采用全空气直接膨胀风管式空调机时,宜按房间设计配置风量调控装置。按房间设计配置风量调控装置的目的是使得各房间的温度可调,在满足使用要求的基础上,避免部分房间的过冷或过热而带来的能源浪费。当投资允许时,可以考虑变风量系统的方式(末端采用变风量装置,风机采用变频调速控制);当经济条件不允许时,各房间可配置方便人工使用的手动(或电动)装置,风机是否调速则需要根据风机的性能分析来确定。

5.1.11 管道与设备绝热厚度的规定。
    引自《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2015第4.3.23条。
    对供暖系统,需要保温的管道包括但不限于敷设在供暖地沟内的供暖管道、非供暖房间内的供暖管道、管道井内的供暖管道和其他有保温要求的管道等。

5.1.12 家用燃气灶具的热效率规定。
    家庭炊事能耗是居住建筑能源消耗的重要组成部分。对燃气灶具的能效提出要求是降低炊事能耗的重要手段。按照《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》GB 30720-2014中第4.4条规定,将符合2级能效的燃气灶具作为节能评价值。表5.1.8中热效率值引自《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》GB 30720-2014第4.2条的相关规定。