ASHRAE vs GB vs SHASE:热负荷标准对比
ASHRAE 90.1(美国)、GB 50736(中国)和 SHASE-S 101(日本)热负荷计算参数的并列对比。了解U值、渗透率、朝向系数和暖气片输出在三大HVAC标准之间的差异。
概述
热负荷计算是任何暖通空调系统设计的基础。全球主要采用三大标准:北美使用的 ASHRAE 90.1、中国使用的 GB 50736,以及日本使用的 SHASE-S 101。虽然三者遵循相同的基本热平衡原理,但在具体参数值上存在显著差异,这些差异源于区域气候条件、建筑做法和能源政策目标。
ASHRAE 标准由美国采暖、制冷与空调工程师学会制定,在国际上被广泛采用。GB 50736 是中国暖通空调设计的国家标准。SHASE-S 101 由日本空气调和·卫生工学会发布,与日本的 ZEH(净零能耗住宅)和 HEAT20 G2 能源目标保持一致。
参数对比
| 参数 | ASHRAE | GB 50736 | SHASE-S 101 |
|---|---|---|---|
| 墙体U值 — 保温较差 | 1.80 W/(m²·K) | 1.50 W/(m²·K) | 1.80 W/(m²·K) |
| 墙体U值 — 一般保温 | 0.60 W/(m²·K) | 0.80 W/(m²·K) | 0.55 W/(m²·K) |
| 墙体U值 — 良好保温 | 0.38 W/(m²·K) | 0.45 W/(m²·K) | 0.35 W/(m²·K) |
| 墙体U值 — 优异保温 | 0.22 W/(m²·K) | 0.25 W/(m²·K) | 0.20 W/(m²·K) |
| 渗透率 — 住宅 | 0.35 ACH | 0.5 ACH | 0.35 ACH |
| 渗透率 — 商业 | 0.6 ACH | 0.8 ACH | 0.6 ACH |
| 朝向系数 — 南向 | 0.80 | 0.80 | 0.80 |
| 暖气片输出(标准柱) | 150 W/section | 140 W/section | 150 W/section |
| 建筑节能目标 | ASHRAE 90.1 | 65-75% saving | ZEH / HEAT20 G2 |
公式差异
三个标准均使用基本热损失公式Q = U × A × ΔT计算围护结构传热损失,使用Qinf = 0.5 × ACH × V × ρ × cp × ΔT计算渗透热损失。但参考室外设计温度差异显著:ASHRAE 使用 99.6% 设计温度,GB 50736 使用最冷五天平均温度,SHASE-S 101 根据日本气候区使用区域特定的设计温度。
ASHRAE 采用独立的采暖和制冷负荷计算程序(热平衡法或辐射时间序列法),而 GB 50736 使用简化的稳态方法进行采暖计算,采用包含传热和渗透在内的一体化传热系数。SHASE-S 101 采用详细的逐时计算方法,针对高性能建筑考虑动态热行为。
设计影响分析
U值假定的差异直接影响保温层厚度要求。对于一般保温水平,按 ASHRAE(0.60 W/m²K)或 SHASE(0.55 W/m²K)设计比 GB 50736(0.80 W/m²K)需要约 25-30% 更多的保温材料。这将导致更高的材料成本,但运行能耗更低。
渗透假设对热负荷有重大影响。GB 50736 较高的渗透率(住宅 0.5 ACH)导致比 ASHRAE 和 SHASE 高约 40% 的渗透负荷。如果未仔细考虑,可能导致设备选型过大。跨标准设计的设计师应相应调整气密性规格和通风热回收策略。
区域适用性
ASHRAE 是北美和许多遵循美式建筑规范国家的首选标准。适用于寒冷气候(5-7区),配合健全的保温实践。
GB 50736 主要在中国适用,覆盖从严寒到夏热冬暖的五个气候区。在中国所有建筑暖通设计中具有法律强制力。
SHASE-S 101 在日本使用,与目标在 2030 年实现净零能耗的日本建筑节能法规保持一致。特别适用于温带和亚热带气候下的高性能住宅和商业建筑。
常见问题
哪个标准的墙体U值要求最严格?
SHASE-S 101 对优异保温规定 0.20 W/(m²·K) 的最低墙体U值,ASHRAE 紧随其后为 0.22 W/(m²·K),GB 50736 为 0.25 W/(m²·K)。对于一般保温,ASHRAE 最严格,为 0.60 W/(m²·K)。
各标准的渗透ACH值有何不同?
ASHRAE 和 SHASE-S 101 均推荐住宅 0.35 ACH 和商业 0.6 ACH,而 GB 50736 使用更高的住宅 0.5 ACH 和商业 0.8 ACH,反映了不同的气候假设和建筑实践。
各标准规定的暖气片输出是多少?
ASHRAE 和 SHASE-S 101 均规定标准柱式暖气片每柱 150 W,而 GB 50736 在 GB/T 13754 参考条件(ΔT = 64.5 K)下规定每柱 140 W。
各标准的建筑节能目标是什么?
ASHRAE 引用的 ASHRAE 90.1 是最低能效标准。GB 50736 目标为相对基准节省 65-75% 的能耗。SHASE-S 101 与 ZEH(净零能耗住宅)和 HEAT20 G2 水平保持一致,适用于高性能建筑。
ASHRAE、GB 和 SHASE 的朝向系数有差异吗?
三个标准对南向均使用相同的 0.80 朝向系数。其他朝向可能存在细微差异,但南向折扣系数是普遍接受的。