英标和国标在节能方面的设计标准对比及设计要点分析

付博 王健

【摘要】了解英标节能设计标准对“一带一路”建设有一定的指导意义。本文通过对比英标CIBSE和中国规范以及通过英国典型节能建筑案例分析，得出英国建筑节能的技术特点;通过节能建筑技术特点，分析这些技术特点的难点和解决方式，即BEMS不用“太聪明”解决控制要求、合理的维护结构解决能耗问题、提前充分考虑节能形式对建筑和结构的影响。

【关键词】英标;CIBSE;节能;难点;解决方式

2013年9月和10月由中国国家主席习近平分别提出建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的合作倡议。依靠中国与有关国家既有的双多边机制，借助既有的、行之有效的区域合作平台，一带一路旨在借用古代丝绸之路的历史符号，高举和平发展的旗帜，积极发展与沿线国家的经济合作伙伴关系，共同打造政治互信、经济融合、文化包容的利益共同体、命运共同体和责任共同体。“一带一路"经济区开放后，承包工程项目突破3000个。2015年，中国企业共对“一带一路”相关的49个国家进行了直接投资，投资额同比增长18.2%。2015年，中国承接“一带一路”相关国家服务外包合同金额178.3亿美元，执行金额121.5亿美元，同比分别增长42.6%和23.45%。

在大背景下，了解当地规范对EPC设计管理有着重要的指导作用;了解国外的一些国家当地的规范和设计要点对国外EPC项目有一定的指导意义。1.了解当地规范可以从设计源头做到优化设计，为EPC在源头上节约成本造价;2.了解国外规范和设计要点可以在国外设计院中，优中选优。针对英国皇家楼宇协会（CIBSE）的相关规范进行全面的研究。

1、英国和中国规范的对比

1.1英国节能规范CIBSEB1[1]和国标公共建筑节能设计标准[2]围护结构传热系数对比：

从上表可以看出，英国CIBSE B1[1]规范和国标公共建筑节能标准[2]要求的传热系数类似：其中屋面和外墙的传热系数完全相同，分别为0.25 W/m2.k和0.35 W/m2.k。地面和外窗的 传热系数略有差异，分别为0.25W/m2.k和0.35W/m2.k以及2.2W/m2.k和1.2-2.5W/m2.k;外门的传热系数差异较大，分别为3.5W/m2.k和2.2W/m2.k。

1.2 英国节能规范CIBSEF[3]，10.1和国标公共建筑节能设计标准[2]锅炉效率对比：

从表3可以看出，英国节能规范CIBSEF[3]对锅炉效率的分类为天然气锅炉、人工煤气锅炉、燃油锅炉以及生物能锅炉;中国公共建筑节能规范按燃油燃气、层状燃烧锅炉、抛煤机链条炉排锅炉、流化床燃烧锅炉分类。从比较常用的燃油和燃气锅炉看英标燃气锅炉效率为86%燃油锅炉效率为88%，国内燃气锅炉和燃油锅炉的效率为88%。可以看出国内对锅炉效率的要求略高于英国锅炉。

综述，以上的对比看出英国的节能规范与中国的节能规范类似：传热系数基本一致，中国的节能规范划分更加细致。锅炉热效率也基本一致，中国的规范略高于英国节能规范标准。

2、国外节能案例分析

2.1 英国考文垂大学 见图1、图2

与中国建筑相比，英国建筑更考虑利用被动式的方式節能。如上图英国著名的节能建筑，英国考文垂大学图书馆利用了八项被动式方式节能分别为：1.外遮阳、 2.双层玻璃幕墙、3.BEMS控制可开启外窗和外遮阳、4.BEMS联动的CO2和温度传感器、5.蜂窝梁、6.防风百叶、7.采光井、8.良好的围护结构、9.全空气新风系统。

通过以上的节能方式可以看出，考文垂大学更趋向于整体空调设计，节能其优点如下：如与BEMS联动的内外遮阳，可以根据不同的天气和室内外温度控制内外遮阳的开启;1.通过BEMS联动控制的CO2和温度传感器控制窗子的开启。不开启包括：雨天不开启。室外温度过高不开启;室内温度适宜，PPM没有超过规范要求不开启;开启包括：需要夜间冷却建筑开启;实现过渡季节全新风开启;PPM超过规范要求开启。2.良好的维护结构和双层玻璃幕墙，使得整体建筑在冬季减少热负荷和夏季增加冷负荷;蜂窝梁使得每个独立的分隔空间连通，充分利用自然新风。3.防风百叶使得在室外风速较高的情况下依然可以顺利的引入新风。4.采光井一方面可以满足白天采光节能要求的同时还可以达到“通风烟囱”的效果。

在英国节能建筑具有以上优点的同时，也倒是一些不利的缺点：1.如大量采用采光井和通风烟囱，使得建筑占用了大量的室内空间。2.分隔房间的连通使得房间的隔音效果较低，比较适合图书馆一类比较安静的建筑。3.由于建筑一年四季引用新风系统，房间内部风速较高，不适用对风速要求较高的建筑。

3、英国建筑节能的技术难点

3.1 对于BEMS控制要求较高：（1）通过以上分析可以看出，通过BEMS联动控制的CO2和温度传感器控制窗子的开启。不开启包括：雨天不开启。室外温度过高不开启;室内温度适宜，PPM没有超过规范要求不开启;开启包括：需要夜间冷却建筑开启;实现过渡季节全新风开启;PPM超过规范要求开启。（2）根据室内和室外温度确定散热器和加热盘管的开启及开启大小;

3.2 良好的维护结构和蜂窝梁会使建筑和结构的初投资高于国内一些传统的建筑。每层较高的层高虽然满足的自然通风和空气流通的需要，但是造成了层高的浪费，同时也造成了初投资的增加。

3.3 一些节能技术的应用如外墙的太阳能板以及屋顶的挡风百叶，都对于土建和机电施工有一定的难度。室外型的架空底层、整体式静压箱结构、一圈百叶形式以及静压箱内布置的管线增加了施工难度。

以上均为此种节能建筑形式带来的一系列的技术难点。

4、解决方式

4.1 BEMS不用“太聪明”

适当增加控制的反应到时间，延迟控制时间。这种方式虽然减少了设备的敏感度，但是从控制的准确性上显著提高。

如上图，合理的逻辑性控制是控制准确性的保证。（1）不开启包括：雨天不开启。室外温度过高不开启;室内温度适宜，PPM没有超过规范要求不开启;（2）开启包括：需要夜间冷却建筑开启;实现过渡季节全新风开启;PPM超过规范要求开启。（3）根据室内和室外温度确定散热器和加热盘管的开启及开启大小。

4.2合理的维护结构

前期通过建模和模拟确定合理的维护结构、层高等确定合理的能耗和气流组织。利用IES或者design builder模拟建筑能耗，确定合理的能耗;在能耗模型确定的基础上，通过fluid或者 air park 等软件确定合理的气流组织层高和蜂窝梁开洞等尺寸。待建模合理后根據模型和设计选择合理的材料，满足节能标准的传热系数和空间布局。

4.3 节能技术的应用

一些技能技术的应用对于建筑外立面或者施工难度都有一定的影响，需要积极沟通配合解决。如采用太阳能板发电的节能技术形式，需要建筑方案公司积极配合解决。再如考文垂的架空空调静压箱需要组织合理的施工方案，合理的预留静压箱空间，合理解决新风静压箱引入的问题。

结论：

本文在背景介绍中了解英国规范对一带一路有指导意义：了解国外的一些国家当地的规范和设计要点对国外EPC项目有一定的指导意义。1.了解当地规范可以从设计源头做到优化设计，为EPC在源头上节约成本造价;2.了解国外规范和设计要点可以在国外设计院中，优中选优。针对英国皇家楼宇协会（CIBSE）的相关规范进行全面的研究。

首先，本文对比了英国CIBSE规范和中国国标规范的相同之处和相似之处：传热系数基本一致，中国的节能规范划分更加细致。锅炉热效率也基本一致，中国的规范略高于英国节能规范标准。

其次，通过英国典型节能建筑的案例分析，得出英国在节能设计中的设计特点：考虑外遮阳 、采用双层玻璃幕墙、BEMS控制可开启外窗和外遮阳、BEMS联动的CO2和温度传感器、蜂窝梁 、防风百叶、采光井、自然新风机全空气、良好的维护结构 、辅助热盘管和散热器。并根据以上特点分析了其中的优缺点。优点为通过开窗的控制充分利用了被动式方式节能;良好的结构形式有利于冬季减少热负荷和夏季减少冷负荷;充分利用了自然采光等自然资源。缺点为：建筑占用了大量的室内空间;此种形式比较适合图书馆一类比较安静的建筑;由于建筑一年四季引用新风系统，房间内部风速较高，不适用对风速要求较高的建筑。

结合以上的技术特点分析出了英国节能建筑的一些技术难点：对BEMS控制要求较高、良好的维护结构和蜂窝梁对建筑和结构的初投资会高于国内一些传统的建筑、一些节能技术的应用如外墙的太阳能板以及屋顶的挡风百叶，都对于土建和机电施工有一定的难度。

最后针对以上的技术难点给出了解决方式：BEMS不用“太聪明”、合理的维护结构、提前充分考虑节能技术对建筑和结构的影响。

参考文献：

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

[2]公共建筑节能设计标准：GB50189-2015[S].中华人民共和国住房和城乡建设部，2015

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