0引言

GB 50189《公共建筑節能設計標準》（以下簡稱《標準》）是我國第一部針對公共建筑的節能專項標準，建立了從建筑室內熱環境到建筑熱工性能，再到暖通空調等用能系統的一套相對完整的公共建筑節能設計指標體系，對我國公共建筑節能工作起到了關鍵的指引作用。該《標準》自2005年實施以來，我國建筑節能工作持續深入，新的建筑材料、新技術、新產品不斷涌現，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能設計標準是本次修訂的基本要求，實現節能目標的同時還應滿足室內環境質量及人們對室內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的建筑特點、不同類型公共建筑的能耗特征、建筑節能技術的適宜性和經濟性以及相關產業的支撐能力。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能水平，在經濟合理、技術可行的前提下，優化、確定標準修訂的節能目標，是本次修訂的核心工作內容，對推動公共建筑節能工作及新型城鎮化建設的可持續發展具有重要意義。

1 2005年版《標準》存在的主要問題為了解

2005年版《標準》實施以來的問題和設計人員的需要及確定本次修訂工作的方向，在準備階段，修訂組分別于廣州、上海和北京召開了3次《標準》修訂調查研討會，來自全國各地設計院、研究所、大專院校和生產企業的80余名業內專家結合各自工作體會，對2005年版《標準》實施以來的情況和出現的問題進行了充分探討。對于本次修訂，專家集中提出了以下幾點建議。

1.1重點條款分氣候區、分建筑規模進行規定

我國地域遼闊，氣候多樣，經濟發展不平衡。

作為一部可操作的國家標準，應該充分考慮氣候差異性和經濟發展程度差異性。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，而公共建筑空調能耗逐漸增加。因此，在不同氣候區，圍護結構熱工性能對于全年建筑能耗的貢獻比例不同，空調系統對于全年建筑能耗的貢獻比例也有很大差異。

2005年版《標準》在圍護結構熱工性能參數的規定中，分氣候區給出差異性規定，很好地詮釋了"氣候設計"的原則。本次修訂應該繼續堅持這一思路，在空調系統能源系統性能的要求中同樣分氣候區進行規定。

另一方面，大型公共建筑通常功能復雜，能耗結構復雜，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、用能系統及能耗構成相對簡單。對不同體量的公共建筑規定相同的設計方法和設計資料，往往給單體面積小的公共建筑的設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計計算過程意義不大，且影響設計效率；對于臨時性建筑更是如此。本次修訂應該吸納"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。

1.2 2005年版《標準》的后臺計算模型需改進

公共建筑種類繁多、功能復雜，單一建筑內存在多種功能，用能特征復雜。

2005年版《標準》編制中后臺能耗計算的模型主要根據辦公建筑模型計算出各限值，應用于辦公建筑，準確性和科學性較好，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》的各項技術指標能夠代表更廣泛的建筑類別；二是需要通過統計調研明確各類型公共建筑在全國范圍內的面積占比情況，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。

1.3減少圍護結構熱工性能權衡判斷規定的漏洞

2005年版《標準》中允許當圍護結構熱工性能參數不能達到限值規定時，通過權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，相對于核查圍護結構各部位熱工性能限值的規定方式，權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，為設計的多樣性打開了一條通道。但由于2005年版《標準》條文的規定不夠細致，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。這些問題集中體現在以下幾方面。

1）對方法本身和計算參數的理解存在差異

圍護結構性能化評價方法對建筑模型各參數的規定不夠具體，參數及運行策略如何設置也不明確，導致不同設計人員對建筑參數的理解不同，造成計算結果的差異。同時，2005年版《標準》未對實施圍護結構權衡判斷的設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構限值要求的建筑均可能通過權衡判斷的計算調整到合規，這顯然不合理。

2）計算軟件之間存在差異

2005年版《標準》規定權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。軟件內置參數和用戶輸入的參數沒有規范、統一，造成同一設計項目使用不同軟件得到的計算結果不一致；甚至同一設計項目使用相同計算軟件，不同設計人員也可能計算得到不同結果，很大程度上影響了權衡判斷的可靠性。

3）最終比較的物理量不夠明確

2005年版《標準》規定圍護結構熱工性能的權衡判斷最終比較的是參照建筑和實際建筑的供暖和空調能耗，但《標準》中未給出設備效率值，因此實際應用中往往比較的是建筑耗熱量和除熱量。這種情況下，將建筑冷熱負荷的絕對值相加作為比較依據，物理意義不明確，也不合理。

1.4 2005年版《標準》的覆蓋面需完善

2005年版《標準》中規定供暖、空調和照明計入建筑能耗的計算范圍。但事實上，建筑給排水系統和電氣系統的設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用政策引導力度的加大，其對公共建筑節能的作用也應在《標準》中有所體現。

另外，2005年版《標準》中分氣候區的規定沒有將溫和地區納入，近年來公共建筑中多聯機應用越來越多，因此在修訂過程中需要增補和完善相應條文。

1.5強制性指標的確定方法需改進

我國建筑節能標準中對重要建筑部品和設備的量化節能性能要求，現有方法主要依靠行業專家經驗和已實施工程的數據，由于沒有科學系統的分析方法，得出的定量指標缺乏具有說服力的計算依據。因此需要建立一種科學的優化分析方法，作為節能設計標準基本的分析工具，用于節能目標的確定及分解，以提高標準的科學性。

2國外建筑節能標準編制的方法及特點

2005年版《標準》受ASHRAE 90.1影響較大。修訂工作中，編制組進一步研究了美國建筑節能標準編制的體制、方法、執行監督等方面的情況，為提升我國標準編制的科學性產生了積極影響。

2.1美國建筑節能標準體系設置

美國的國家建筑節能領域的目標（節能率）雖然是由能源部（DOE）制定，但是實際每一版建筑節能標準相對上一版本的節能量，都是通過美國能源部支持國家實驗室的專門研究課題計算得到的，其結果往往與預設不一致。這并不妨礙美國的建筑節能目標層層提高，反而由于高透明度，增加了民眾對政府的信任。此外，國家經費支持的研究項目成果必須無條件向社會公布，無論研究者、政府決策層還是業主都可以在網站上免費下載這些基礎研究成果。這種自上而下與自下而上相結合的體系，充分調動了建筑節能領域中各環節每個角色的積極性，無論對于建筑節能法規、標準的實際執行，還是對相關產業的刺激，都是健康而有利的。

美國主要建筑節能標準編制的程序均最大限度地保證了全社會利益相關方有平等的話語權。

由于網絡信息工具較完善，3年1次的修訂期間產生的極大的協調和通訊的工作量所需人力成本并不多，多數編委（committee）只需要保持隨時查收及發送郵件的習慣，大量的提交、匯總、公示任務都可以在網站數據庫的框架下通過用戶在線提交的方式自動完成。少數需要親自到場的研討或投票會議（例如ASHRAE年會），由于是常態化的，每年都在年初做好計劃，便于編委及投票專家提前安排好時間，保證了出席率。

美國的聯邦政府層面并不存在行政強制的國家強制標準，一個民間學術組織編寫的標準（standard）是否具有建筑法規（code）的法律效力，取決于州政府（或市政府）是否采用。由于依托市場的思想貫穿全社會，美國聯邦政府支持的建筑節能的技術一般都經過科學論證和市場檢驗，是能夠為市場接受，可以"自行存活"的。這就保證了國家的研究經費和執行獎勵經費能夠最大限度地發揮作用。

2.2美國建筑節能標準編制的基礎性研究

美國政府高度重視建筑節能，美國能源部通過長期、持續的資金和政策支持大力推進建筑節能。建筑節能標準被美國能源部作為開展建筑節能最重要的頂層核心，通過對國家實驗室的持續的資金支持開展建筑節能標準的基礎性和公益性研究。

為建筑節能標準的編寫提供核心技術支持。美國能源部作為建筑節能的負責單位，2010年在建筑技術方面的投入約為2.2億美元，2012年在建筑技術方面的財政預算約為4.7億美元。DOE通過長期而持續的資金支持推動美國建筑節能標準編制的基礎性研究，對美國建筑節能工作的開展產生了強大的推動和引導作用，提高了美國建筑節能技術的核心競爭力。

最重要的基礎研究工作之一是建立美國典型商業建筑模型數據庫。DOE聯合西北太平洋國家實驗室（PNNL）、國家可再生能源實驗室（NREL）、勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）3家國家實驗室開展典型商業建筑模型的研究。典型商業建筑模型在對整個國家建筑能耗的分析、節能標準的研發以及建筑能耗模擬軟件進行建筑能耗模擬分析等方面具有至關重要的作用。在美國能源部大量、長期、持續的資金支持下，西北太平洋國家實驗室在典型商業建筑模型及相關研究方面開展了大量研究工作。

典型商業建筑模型研究的目的是制定最常用商業建筑的標準或參考建筑能源模型，作為相關能源效率分析研究的基準點，是一項長期、持續的研究。其研究始于1991年，歷經20多年的發展，逐步完善成熟，最終形成目前使用的典型商業建筑模型數據庫。目前整個典型商業建筑模型數據庫主要包含兩部分內容，一是典型商業建筑模型的確定，二是不同建筑模型在不同地區的分布特征。典型建筑商業模型通過美國商業建筑能耗調查數據庫（CBECS）確定。不同建筑模型在不同地區的分布特征通過MacGraw-Hill數據庫確定，該數據庫覆蓋了美國254 158棟商業建筑，建筑面積超過9億m2.最后數據庫中包含了16個建筑類型在16個氣候區的3個時期的建筑信息，共計768棟建筑模型?？梢灾苯哟砻绹?0%以上的商業建筑的特點，并且同其他商業建筑類似。這些模型最終完全以電子表格的形式保存，并且包含可以直接供EnergyPlus使用的輸入文件。美國能源部的建筑節能標準項目和西北太平洋國家實驗室使用這些模型進行技術分析，支持新版本ASHRAE 90.1和IECC標準的研發并確定最新版本標準的實際節能率，為美國聯邦政府和州政府采納最新版本的建筑節能標準提供技術依據。

建筑節能標準的基礎性研究是開展建筑節能工作、制定建筑節能標準的基礎。大量的基礎性研究為標準的制定提供強有力的技術支撐，使得標準的制定更加科學、合理，更加易于實施，操作性更強。這些正是我國建筑節能標準制定工作中相對欠缺之處。美國從國家層面上提供資金支持開展建筑節能標準的基礎性和公益性研究是非常值得借鑒和學習的。

3修訂原則及主要內容

3.1修訂原則

本次《標準》修訂的出發點是滿足國家對建筑節能的要求，全面提升公共建筑節能設計各項性能指標?！稑藴省返男蘧庍^程中，通過定量計算確定各項量化參數指標。擴展《標準》的覆蓋范圍，專業技術領域在原有供暖空調、照明能耗規定的基礎上，增加對給排水系統和電氣系統的用能要求；補充溫和地區相關規定，實現《標準》對我國氣候區的全面覆蓋。對圍護結構熱工性能權衡判斷等操作過程較復雜的技術點，加強操作細節規定，減少由于操作者理解不同帶來的結果差異。

3.2修訂的主要內容

1）實現建筑節能專業領域和我國氣候區的全覆蓋。專業領域涵蓋建筑與建筑熱工、供暖通風與空氣調節、給水排水、電氣、可再生能源應用，實現了建筑節能專業領域的全覆蓋。增加了對溫和地區建筑圍護結構熱工性能的規定。

2）建立典型公共建筑模型及數據庫。通過收集篩選86個信息完整的典型公共建筑項目信息，經過歸納、抽象，建立了涵蓋8種主要公共建筑類型及系統形式的典型公共建筑模型及數據庫，為節能指標的分析計算提供了基礎。根據建筑業企業房屋建筑竣工面積數據（2009-2011年），整理得到8種類型建筑在我國不同氣候區的分布權重。2005年版《標準》修訂中對公共建筑圍護結構熱工性能和冷熱源的能效等定量規定的計算均基于以上公共建筑不同類別、不同氣候區分布的二維權重因子加權得出，更加科學合理，符合我國目前公共建筑的實際需求。

3）以動態基準評價法衡量節能量提升。以2005年版《標準》的節能水平為基準，結合不同氣候區、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能量的提升水平。這種基于動態基準的節能率評價方法也符合目前國際習慣做法。

4）采用年收益投資比SIR（saving toinvestment ratio,SIR為使用某項建筑節能措施后產生的年節能量（折合成標準煤，單位為kg/a）與采用該項節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能量（單位為kg/（元·a）））組合優化篩選法（簡稱SIR優選法）確定了本次修訂的節能目標。SIR優選法是基于單項節能措施的優劣排序，構建最優建筑節能方案的系統性分析方法。本次修訂首次采用SIR優選法對節能目標進行了計算和分解，提高了指標的科學性。

5）全面提升圍護結構熱工性能強制性指標要求。與2005年版《標準》相比，由于圍護結構性能提升，供暖、通風及空調能耗將降低4%~6%.對溫和地區，增加了圍護結構的限值要求。本次修訂補充了窗墻面積比大于0.7情況下的圍護結構熱工性能限值，減少了因窗墻面積比超限而進行圍護結構熱工性能權衡判斷的情況。

6）全面提高冷源設備及系統的能效強制性要求且分氣候區進行規定。本次修訂與2005年版《標準》相比，由于供暖、通風空調和照明等用能設備能效的提高可帶來14%~19%的節能量。首次分氣候區規定了冷源設備及系統的能效限值，增強了《標準》的地區適應性，提高了節能設計的可操作性。

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，在大量調查和數據分析基礎上，對冷水機組IPLV公式進行了更新。

8）增加建筑分類規定，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計程序，提高可操作性。對建筑高度超過150m或單棟建筑地上建筑面積大于200 000m2的大型公共建筑，增加專家論證的要求。

9）完善了圍護結構熱工性能權衡判斷的相關規定。針對圍護結構熱工性能權衡判斷在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衡判斷；二是完善了權衡計算所需基礎參數，統一了輸入、輸出參數格式，明確了權衡計算軟件的功能要求，明確以全年供暖和空調能耗之和作為判斷標準并給出簡化計算方法。此外，增設了權衡判斷的"門檻",即規定了各項參數必須達到的最低要求，保證了使用權衡判斷的建筑的熱工設計不至于存在太差的"短板".

10）引入太陽得熱系數SHGC替代原遮陽系數Sc作為衡量透光圍護結構的性能參數，并給出了SHGC的限值。太陽得熱系數和遮陽系數2個物理量存在線性換算關系。

4《標準》節能目標的確定和分解

在經濟合理、技術可行的前提下，優化確定《標準》的節能目標，合理提升公共建筑的節能要求。本次修訂參考了發達國家建筑節能標準編制的經驗，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據庫，并在此基礎上開發了建筑能耗分析模型及節能技術經濟分析模型；根據各項節能措施的技術可行性，以單一節能措施的年收益投資比SIR為分析指標，確定不同節能措施選用的優先級，將不同節能措施組合成多種節能方案；以節能方案的全壽命周期凈現值NPV大于零為指標對節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最優投資與收益關系曲線，在此基礎上，確定最優節能方案。根據最優節能方案中各項節能措施的SIR值，確定《標準》對圍護結構、供暖空調系統以及照明系統各相關指標的要求。圖1為節能目標及分解技術路線圖。

【1】

本次修訂采用SIR優選法，根據我國實際情況，通過技術經濟綜合分析，確定了我國不同氣候區典型城市不同類型公共建筑的最優建筑節能設計方案，進而確定了我國現有條件下公共建筑技術經濟合理的節能目標，并將節能目標逐項分解到建筑圍護結構、供暖空調等系統，最終確定了本次《標準》修訂的相關節能指標要求。

SIR優選法的引入使得《標準》的制定邁入科學分析階段，使《標準》對技術經濟性的考量更充分，提升目標更加科學合理。

5結語

用最少的代價實現更低的能耗和更好的室內環境，是建筑節能工作持續追求的目標。世界各國的建筑節能標準不斷更新提升，建筑能耗限值指標相應持續降低。一些國家政府陸續將實現近零能耗建筑、零能耗建筑納入本國建筑節能目標的時間表。這無疑也是我國建筑節能發展和建筑節能標準的必然方向。

一個成功的節能建筑需要建筑、結構、設備、水、電等專業的密切配合、通力合作，對所有相關專業提出設計要求是保證建筑能效最優化的必要條件，也是對建筑節能標準的要求。節能設計標準應逐漸完善給水排水、電氣、可再生能源的節能量定量算法，帶動更多相關產業進一步提高用能效率。

《標準》的修訂工作于2012年初開始，2015年發布并實施，歷時3余年。自2005年版《標準》頒布實施，2015年版《標準》的實際修訂周期為10a.

因此，應縮短節能標準的修訂周期，才能適應我國建筑節能飛速發展的現狀以及建筑業節能減排任務的要求。同時，需要借鑒國外標準編制的成功經驗，加強我國標準編制基礎性研究工作，使其制度化并持續予以支持，如建筑模型數據庫的更新、建筑部品和設備的行業調研、新增能耗項目的量化研究、計算軟件的標準化等，提高技術標準的科學性，促進技術標準的健康可持續發展。

參考文獻：
[1] 郎四維，等。公共建筑節能設計標準宣貫輔導教材[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.
[2] 中國建筑科學研究院，中國建筑業協會建筑節能專業委員會。GB 50189-2005公共建筑節能設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2005.