随着我国城镇化进程的持续深入和人民群众对高品质生活环境的追求日益增长,夏季室内热环境质量已成为衡量建筑性能与居住舒适度的关键指标。在“双碳”战略目标的宏观背景下,建筑领域的节能减排工作被提升至前所未有的高度,对建筑设计、施工与运行管理提出了更为精细化的要求。《建筑夏季室内热环境设计与温度调控标准规范》(以下简称《规范》)的制定与出台,正是为了系统性地回应这一系列挑战。其核心目标在于,通过确立科学、统一的设计与调控标准,在保障室内热舒适性的前提下,最大限度地降低建筑夏季制冷能耗,推动建筑行业向绿色、低碳、可持续的方向发展。
一、 室内热环境核心设计指标解析
室内热环境设计指标是《规范》的技术基石,直接关系到使用者的健康与舒适体验。根据我国现行的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736)、《室内空气质量标准》(GB/T 18883)以及《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 134-2010)等多部权威标准,夏季室内温度与湿度的控制范围已形成明确共识。
1. 温度与湿度基准值:
《规范》明确,夏季空调(制冷)工况下,各类建筑的室内设计计算温度应控制在合理区间。对于居住建筑,室内设计温度宜设定在26℃至28℃之间;对于公共建筑与工业建筑,则可根据其使用功能与人员密度,在24℃至28℃范围内进行确定。这一指标设定,不仅基于人体热舒适性研究,也充分考虑了节能潜力。研究表明,室内设定温度每提高1℃,空调能耗可降低约6%-8%。在相对湿度方面,为维持体感舒适并防止霉菌滋生,居住建筑室内设计相对湿度宜控制在40%至70%,公共建筑可放宽至30%至70%。这些强制性或推荐性技术参数,为设计人员提供了明确的量化依据。
2. 新风与换气要求:
良好的室内空气品质是健康环境的重要组成部分。《规范》强调,在利用机械通风或空调系统进行温度调控时,必须保证足够的新风量以满足人员卫生需求,并有效排除室内余热、余湿及污染物。对于居住建筑,换气次数不应低于1.0次/小时,以确保空气清新。在系统设计上,鼓励采用新风热回收、变风量(VAV)等节能技术,在满足需求的同时降低处理新风的能耗。
二、 建筑本体与围护结构的热工性能要求
建筑本体是抵御室外不利热作用的第一道防线,《规范》从规划布局到围护结构细部,均提出了针对性要求。
1. 规划与建筑设计策略:
在总体规划与单体设计阶段,应充分利用自然条件进行被动式防热。建筑布局应有利于夏季主导风的引入,间距应满足通风与遮阳要求,避免相互遮挡形成热岛效应。建筑朝向宜优先采用南北向或接近南北向,以最大限度减少东西向墙面的太阳辐射得热。建筑体形应力求规整,控制体形系数(居住建筑条式≤0.35,点式≤0.40),以减少外围护结构面积,降低空调负荷。
2. 围护结构关键性能参数:
围护结构的热工性能直接决定室内热环境的稳定性和空调能耗的高低。《规范》对外墙、屋顶、外窗等关键部位的性能指标提出了明确限值。
外墙与屋顶: 除了要求传热系数(K值)满足限值以降低传热负荷外,更强调提高其热惰性指标(D值)。高热惰性的围护结构能够有效衰减和延迟室外温度波的传入,特别对于夏热冬冷和夏热冬暖地区,对维持室内温度稳定、降低空调启停频率至关重要。
外窗与遮阳: 外窗是夏季太阳得热的主要途径,也是节能的薄弱环节。《规范》对外窗的传热系数和太阳得热系数(SHGC)均作出严格规定。其中,外遮阳是降低太阳辐射得热最有效的措施之一。标准明确指出,当设置了可完全遮蔽窗户的活动式外遮阳时,可认定满足相应的太阳得热系数限值要求。这体现了《规范》鼓励采用高效、可调节外遮阳技术的导向。外窗的气密性等级也需达到相应要求,以减少不必要的空气渗透耗能。
三、 温度调控系统设计与运行节能策略
在满足室内环境指标的前提下,实现系统高效节能运行是《规范》的另一大重点。
1. 系统设计与分区调控:
《规范》要求,在施工图设计阶段必须进行详细的逐时冷负荷计算,以此作为设备选型与系统设计的基础,避免“大马拉小车”造成的能源浪费。针对建筑内区与外区负荷特性差异显著的特点(外区受室外气象影响大,内区常年有余热),《规范》建议宜分别设计和配置空调系统,实现分区调控,避免冷热抵消,从而显著降低能耗。
2. 节能运行与自然能源利用:
《规范》积极倡导利用自然冷源进行降温。例如,在夏季夜间或室外温度较低的时段,采用直接通风或机械通风的方式对建筑进行预冷,是一项经济有效的节能措施,应推广应用。鼓励在技术经济合理的前提下,适当提高空调系统的冷水供水温度、降低热水供水温度,以提高冷热源机组的运行效率。对于有条件的地域和建筑类型,《规范》亦支持利用地源热泵、太阳能等可再生能源辅助或替代传统空调系统。
四、 与国家政策及行业发展的衔接
《规范》的编制与实施,与国家层面的宏观政策紧密衔接。国务院及住房和城乡建设部发布的一系列文件,如《城市居住区热环境设计标准》(JGJ 286-2013)等,均对改善城市微气候、降低热岛效应提出了要求,这与《规范》中关于规划布局和绿化的设计原则一脉相承。在“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划的框架下,《规范》通过提升设计标准,直接服务于建筑能效提升和碳排放降低的总体目标。
特别在夏热冬暖、夏热冬冷等人口密集、经济活跃的地区,建筑空调能耗占比巨大。《规范》在这些地区的严格执行,对于缓解夏季用电高峰压力、减少温室气体排放、提升人民居住和工作环境的舒适性与健康性,具有重大的现实意义和长远的环境效益。