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        日本建筑節能標準研究
          時間:2018-09-03  點擊量:   
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            摘要

            自1979年頒布《節約能源法》以來,日本編制并實施了建筑節能標準;隨著建筑能耗不斷升高,建筑節能工作逐步得到重視,日本建筑節能標準不斷提升。

            2013年,日本將3部建筑節能相關標準合并為1部,并計劃到2020年實行強制執行。對日本建筑節能標準的發展歷史、主要內容、重點參數及執行情況進行了介紹,分析了其最新版本節能標準的技術特點。

            1 日本節能概況

            節約能源法

            1973年石油危機爆發后,日本政府加強了節能政策的制定,在節能方面取得了巨大的成就,其中1979年首次頒布的《節約能源法》起到了極其重要的作用。1973年第一次石油危機爆發時,日本的原油需求量占其一次能源需求總量的份額高達80%。

            石油危機暴露了日本能源供需結構的脆弱,日本政府卻充分利用了這次教訓,在其后逐漸建立了健全的能源供需結構。

            在供應層面,日本成功轉向替代能源的開發,比如天然氣,使其能源供應呈現多樣化。此后,《節約能源法》作為日本節能政策的基礎法律在1983,1993,1998,2002,2005,2008年被多次修訂。通過不斷努力,2010年日本對原油的需求已減少至48%,日本已經成為一個以節能為向導的經濟高度發達的國家。

            《節約能源法》主要由4個部分組成:工業節能、建筑節能、交通節能和設備節能,其中建筑節能部分要求編制并執行建筑節能標準,具體又分為《公共建筑節能標準》和《居住建筑節能標準》。

            建筑能耗概況

            自1990年后日本經濟增長緩慢,2011年全國總能耗僅為1990年的1.05倍,基本持平,其中:由于節能升級及部分產業遷出,其工業能耗由占總能耗的50.3%降低至43%;交通能耗基本維持穩定,由占總能耗的23.2%變為23.3%;建筑室內舒適性的不斷改善以及家用電器的不斷增長導致建筑能耗持續增加,由占總能耗的26.5%增加至33.8%。在建筑能耗中,公共建筑能耗占58%,其2011年能耗為1990年的1.41倍;居住建筑能耗占42%,其2011年能耗為1990年的1.25倍。

            2 日本建筑節能標準

            發展歷史

            在《節約能源法》要求下,日本政府出臺了對于居住建筑和公共建筑的節能標準,之后由于一系列相關重大事件而進行了提升?!豆步ㄖ澞茉O計標準》(CCREUB)于1979年第一次頒布,最新版本由經濟貿易產業省和建設省于2009年頒布。對于居住建筑有以下2種建筑節能標準:

            1)由經濟貿易產業省和建設省于1980年頒布并于1993,1999,2009年分別修訂的《居住建筑節能設計標準》(CCREUH);2)建設省1980年頒布,且于1992,1999,2009年修訂的《居住建筑節能設計和施工導則》(DCGREUH)。2013年,日本已經完成了居住建筑節能標準和公共建筑節能標準的整合,將其整合為一部標準——《建筑節能標準2013》。

            主要內容

            CCREUB主要是基于以下2個指標對公共建筑的節能性能進行了規定:一是全年負荷系數(perimeter annualload,PAL),主要指建筑外區(距離外墻5 m與外墻間的區域)的全年冷熱負荷,單位為MJ/(m2·a),用于評價建筑圍護結構保溫性能,根據不同公共建筑類型給出該系數的評價限值,并根據建筑單層面積給出修正系數;二是設備綜合能耗系數(coefficient for energy consumption,CEC),此量綱一指標通過計算建筑物全年設計負荷下的設備系統能耗來評價建筑能源系統的能源轉換率,將建筑能源系統分為供熱供冷(AC)、通風(V)、照明(L)、熱水(HW)、電梯(EV)5個子項分別進行要求。

            該標準既規定了公共建筑節能的性能指標,也包含了規定性指標,涵蓋了圍護結構保溫、供熱、通風和空調、采光、熱水供應及電梯設備等內容。

            CCREUH給出了居住建筑的單位面積能耗指標和熱工性能指標,并對暖通空調系統有所規定。DCGREUH詳細給出了居住建筑的各種規定性指標,并詳細講述了建筑圍護結構的施工方法。

            需要強調的是,日本公共建筑節能標準和居住建筑節能標準的氣候分區方法是不一樣的,前者不分氣候區,后者按18 ℃供暖度日數進行分區,分為6個氣候區:第1,2氣候分區位于日本北部,冬冷夏涼;第3,4類氣候分區位于日本中部;第5,6氣候分區位于日本南部,冬暖夏熱。

            這也從一個側面說明,日本的建筑節能標準體系中認為:室外氣象參數對公共建筑能耗的影響小于對居住建筑能耗的影響。

            重點參數

            日本居住建筑節能標準圍護結構傳熱系數的提升情況見圖1。2009年版本的CCREUB按照PAL和CEC對不同類型公共建筑進行了規定.

            執行情況

            從2003年開始,日本政府要求公共建筑建設者依據節能標準提交強制性節能計劃報告,2005年開始要求居住建筑建設者提交強制性節能計劃報告。據國土交通?。ǎ停蹋桑裕┙y計,2005年強制性節能報告的提交率為100%,其中85%的公共建筑在設計階段都符合1999年版本CCREUB的要求,而這個數據在2000年只有34%。一份基于《住房質量保證法》的住房評估報告顯示,在2006年36%的新建住房符合1999年版本CCREUH的要求。

            3 《建筑節能標準2013》

            政策創新

            日本政府2009年9月23日宣布節能目標:到2020年溫室氣體排放量要比1990年減少25%,基于日本終端用能現狀,建筑節能被作為最有節能潛力的領域得到了重視?;谧钚履繕?,經濟產業省和國土交通省等部委聯合創立了“創建低碳社會建筑節能推廣委員會”,于2012年4月通過了《實現低碳社會的建筑節能與生活模式計劃路線圖(暫行)》,主要推動以下四方面工作:

            1)新建建筑節能。探討到2020年強制執行建筑節能標準的步驟與計劃、修訂現行標準的節能評價方法、推動零能耗居住建筑和公共建筑、建立低碳建筑認證。

            2)既有建筑節能。通過補貼和調整稅率推動既有建筑節能和改造。

            3)可再生能源應用。推動太陽能光電、太陽能光熱、地熱能在建筑中的大面積應用。

            4)全壽命周期減碳。通過建造、運行維護、拆除、回收等過程的全程控制,降低建筑物全壽命周期的CO2排放。

            為了配合上述建筑節能相關工作,日本政府也推出一系列財政激勵補貼項目。如2008年推出的“建筑減碳贈款項目”和“節能改造贈款項目”;2009年推出“環保住宅項目”;2012年,為推動居住建筑以零能耗為目標進行設計建造,推出“零能耗住宅全贈款政策”,相關項目總預算為3890億日元。

            標準特點

            《建筑節能標準2013》相對于舊版標準有三大變化:

            1)參數類型。舊版標準對于5種建筑能源系統(供熱供冷、通風、照明、熱水、電梯)的5個CEC分別進行了限值要求,新版標準將這5種系統作為建筑能源系統整體考慮,對其一次能耗進行整體限值規定。

            2)更新了過去30年沒有更新的建筑能耗計算方法,增加了新技術,可以更加精確地進行建筑能耗計算。

            3)將基于建筑類型判定的PAL和CEC值進一步精細化為按照201種房間功能類型確定,將建筑物劃分為不同功能使用區,分別進行能耗計算,然后匯總得出總能耗。

            能耗計算

            《建筑節能標準2013》能耗計算和判定邏輯見圖2,通過比較氣象參數和建筑面積等因素相同的參照建筑和實際設計建筑的供熱供冷、通風、照明、熱水、家電全年能耗總和,判定設計建筑是否滿足節能設計標準。在實際建筑設計中,采取的降低負荷、提升能效和可再生能源應用的相關技術措施的具體節能量都可以在日本建筑研究院的設計軟件中進行查詢。

            在線計算工具

            為了便于設計人員進行計算,日本國土交通省國土技術政策綜合研究所和日本建筑研究院于2013年聯合編寫了《建筑能耗計算方法》一書,對能耗計算理論、設計建筑能耗計算方法、參照建筑相關參數設定的依據進行了介紹和解讀。

            同時日本建筑研究院還開發了基于網絡的計算軟件,用戶通過XML文件提交基礎輸入數據,由日本建筑研究院服務器完成計算,將結果以XML文件返回給用戶審查,最終可生成PDF版本的報告,建筑用戶可將計算結果報送給地方政府,結果可用來判斷建筑物是否滿足建筑節能標準,也可在未來進行低碳建筑認證。

            典型計算案例

            通過使用日本建筑研究院的在線計算工具對東京地區1棟3500 m2的辦公建筑全年能耗進行了計算,得出其全年能耗為541 kW·h/(m2·a);繼續計算此建筑物達到零能耗的可行性,發現通過提高圍護結構性能和能源系統COP、降低室內熱源散熱量、使用夜間制冷、提升泵與風機能效、增加照明控制和采用日光、配置光伏(PV)系統等技術手段,建筑物的能耗可以降低為標準能耗的18%,相對建筑物原能耗可以認為接近零能耗。

            4 結論

            自1979年日本《節約能源法》頒布以來,日本編制并實施了建筑節能標準。近25年來,日本全國總能耗基本穩定,但建筑能耗卻持續增長,因此建筑節能標準得到了逐步重視,到2013年,日本將3部建筑節能相關標準合并為1部,并計劃到2020年實行強制執行。

            日本《建筑節能標準2013》將供熱供冷、通風、照明、熱水、電梯5種能源系統作為整體考慮,對其一次能耗進行整體限值,將不同類型建筑物的分區拆分為201種不同功能使用區,分別進行能耗計算,然后進行匯總。

            日本建筑研究院開發了基于網絡的計算軟件,用戶通過XML文件提交基礎輸入數據,由日本建筑研究院服務器完成計算,最終可生成PDF版本的報告,建筑用戶可將計算結果報送給地方政府,結果可用來判斷建筑物是否滿足建筑節能標準,也可在未來進行低碳建筑認證。

        (摘自能源世界)

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