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统计数据显示,建筑的全寿命周期消耗的资源占到世界资源消耗总量的50%左右,产生的污染和二氧化碳气排放也占到世界总量的50%左右。因而,必须要着眼于建筑生命全周期的节能减排,以及能源使用效率的提高。如果仅仅把建筑节能的目标集中在建筑的运行方面,尽管节能成效极大,但还有50%的潜力没有发挥出来。针对我国南方地区而言,建筑节能减排着重点要放在十个方面。
(一)尽量采用低品质的可再生能源 如,水源热泵、太阳能热水器应用等。利用低品质能源进行建筑整体性或基础性调温;高品质能源来进行局部性、精细性调温,将成为绿色建筑设计的通则。比如光热在南方地区的使用成本大大低于光电。如果在一栋建筑中,利用低品质的能源,也就是那些直接可以获得的能源,如阳光、通风或浅层地热、水源热等温度调节方式来负责进行建筑的整体性、基础性的温度调节。而用高品质的能源,比如说电能、天然气能,来完成属于局部的、精细的调节用能。这样,建筑的整体能效就可以得到大大的改善。所以说,绿色建筑的本质,就是尽可能利用建筑物本身来获得周边免费使用的能源——太阳能、风能等,让建筑物本身就具有气侯的适应性。就像鸟儿到了夏天把羽毛更换一样。建筑物本身如果具有气侯适应性、气侯的敏感性,就是一座聪明的建筑,也会成为最节能的建筑。
(二)尽可能应用简单的、廉价的技术 比如说自然通风、外遮阳、自然采光、导光管采光等等,都能够达到非常巧妙利用建筑自身和气候条件来实现节能的目的。我国古代的建筑都有这个特点,如徽派建筑、岭南建筑,建筑的天井很小,四周有阁楼围合,形成自然的通风廊道。例如,澳门的郑家大院有几个小天井,每个小天井都有三四层楼高,自然拔风的效果非常明显。建筑自身就成了一个烟囱效应的通风口,把热气带走的同时,凉爽的气体从建筑阴影区的底部进来,这是一种很巧妙的节能实践。我国具有历史非常悠久的农耕文明,传统建筑的特点是与当地的气侯具有高度的适应性,充分体现了建筑采用自然通风、外遮阳、自然采光等等。由此可见,传承学习古人的智慧来推进现代建筑节能工作的发展,充分利用本地的自然资源、本地的传统知识和材料,是为人们提供价廉质优绿色建筑的好途径。这些朴素的传统技术和方法可以通过现代的技术来分析研究。例如,不同的遮阳技术对节能的贡献并不一样,普通的透明玻璃,可见光和能量的透射吸收率几乎是100%,如果装上内遮阳,还有约75%的光热进入室内,但是如果装上外遮阳,阳光的热效应就减少了80%以上。因此,这是很简单且成本非常低的一项技术,却是阻隔阳光热效应的最有效办法。
但是,近些年的建筑实践中也犯过很多错误,特别是在一些地方,非常急于邀请发达国家的一些建筑师到中国来参与建筑设计。这本来是好事儿,应该敞开国门邀请国外的设计师参与中国的建设,但不能照搬照抄国外的所谓“先进模式”。事实上,一些发达国家的建筑师喜欢采用他们自己国家适用的方法和手段,而忽略了中国当地的气侯、自然条件。比如某个非常著名的干部学院,是聘请温暖地区的国外建筑师设计的,学校的主楼像一个大玻璃柱子,冬天不保温,室内工作人员冷得发抖,夏天室内教员们在阳光的照射下热得汗流浃背,每年仅电费就高达1600万元,比一般建筑高2-3倍。由于这个学院的建筑简单搬用了欧洲地区的建筑设计,这个设计在冬冷夏凉的北欧可能是节能建筑,但在冬冷夏热的上海就成为高耗能建筑,需要进行强制性改造。
(三)内部分隔式建筑可采用分体式空调 建筑物内部根据实用功能进行分隔和针对性用能。我国绝大部分建筑是内部空间分隔较小的住宅以及内部空间分隔成小空间的办公楼。凡是内部空间分隔的建筑都可以采用分体式空调。分体式的空调从自身能源的转换效率上讲可能不如集中式空调,但是,分体式的空调具有两大优势:一是避免了大马拉小车。当一个建筑只有5%的空间有人使用时,如果是集中式空调,必须要全马力开足;而分体式空调可以灵活控制开启具体的房间空调和用能;更重要的是,中国南方包括亚热带的各国的人民都有非常勤俭的习惯,晚上睡觉时只开卧室的空调,而其他的房间就不需要打开空调。这种行为方式的节能量非常巨大。我国的建筑节能有一个非常奇特的现象,北方地区由于建筑的保温做得不够以及没有大面积实行供热计量,建筑能耗比北欧要高3-5倍,但是南方地区由于采用了大量的分体式空调,其能耗仅为发达国家和地区能耗的1/3不到,根本原因就是分体式空调帮了大忙。但现代建筑师一般不太乐意应用分体式空调,主要是因为建筑外立面设计太难。所以,建筑师应该认真研究如何通过建筑物表面的优化设计来减少空调的影响,比如将空调箱排列成建筑外立面非常有特色的装饰性线条的组成部分。
(四)尽快全面推行住宅的配件化和全装修 我国建筑施工整个过程产生的建筑垃圾占城市垃圾的30%以上,住宅的二次装修也造成了很大的浪费,因此有条件的城市第一步必须要推行全装修。据测算,一旦推行全装修,全国每年可以减少300亿元价值的资源消耗,二氧化碳气体的排放也可以大幅度减少。我国毛坯房的供应比例之高是世界上少有的,与采取传统生产方式的企业相比,采取配件化的企业可节约20%能耗,节约水耗63%,节约木材87%,每平方米产生的垃圾量减少90%。推行住宅的配件化和全装修,不仅可以使施工过程中的能耗、水耗、噪声影响大大降低,更重要的是有助于城市空气的整洁,空气中悬浮颗粒物的含量可以大大下降。在很多城市,空气中的浮尘首先是交通引起的,第二就是建筑工地贡献的。
(五)推广建筑物立体绿化 这其实是一项非常高效、非常廉价、一举多得的节能工程。在屋顶、立面、公共构筑物的表面进行绿化,夏天可节约30%的空调用能,还可以显著减少城市的热岛效应,降低灰尘的排放,美化环境。监测结果表明,某城市热岛效应最严重时,城市中心与边缘区气温可以相差6~8度,而且越到夏天热的时候,因建筑物大量使用空调排出热量,城市中心区的热岛效应就更明显。这个时候通过建筑表面和建筑屋顶的绿化,通过水汽的蒸发可以大大降低热岛效应,再结合绿色交通,城市的主要用能可以持续地下降,城市的人居生态环境也可以得到明显改善。
(六)对新建建筑强制执行节能标准 比如规定建筑外立面与窗子面积的比例,窗子不能太大,而且要尽可能避免采用玻璃幕墙(具有光伏效应的玻璃幕墙除外)。强制性节能标准的实施,可以大幅度减少普通建筑的能耗。但是还有一些建筑,例如高档的住宅、办公楼、写字楼、工厂等,不可能简单由几项指标来约束。这些建筑要走绿色建筑的路,通过绿色建筑设计来大幅度减少建筑能耗,强制节能标准和绿色建筑的引导性节能规范这两条路应一并推行。5年来,中国在推行建筑物强制性节能标准方面取得了突飞猛进的展,99%的建筑在设计阶段运用了强制性标准和绿色建筑的标准,在施工阶段90%以上建筑达到了强制性标准和绿色建筑的标准。 要推动全社会都关注建筑物的节能,对强制性标准进行严格的检查、评比、暴光和处罚。对于那些不执行规范性和强制性节能标准的单位要给以罚款、公开曝光、限制进入市场、不予核准售房、资质降级直至吊销资质等处罚措施。
(七)完善激励政策 任何建筑如果注意到能源使用效率的提高和审美环境的舒适性,必须会有代价或成本的提高。而这种代价必须要通过外部的激励来补偿和推动。这种激励是需要政府而不是市场来实现的。因为建筑的节能和舒适性具有信息的不对称性,是不可能一开始就从市场价格直接反映出来的,必须通过政府激励来进行推动。绿色建筑和节能建筑的推广 ,尤其是高等级绿色建筑的推广,很多地方都出台了相关的税收、容积率等方面的奖励政策。这样既可以推动绿色建筑的普及,又可以使得建筑节能的成效大幅度提高,花一点钱是非常值得的。近3年来,我国的绿色建筑标识认证量大幅度上升。此外,对可再生能源的建筑应用,每个项目财政补贴200到1000万,中央财政对太阳能光伏发电在建筑中的应用,每瓦装机容量补贴17~20元。
(八)对既有建筑和大型公共建筑改造 我国有两项建筑能耗的指标很高:第一项是北方地区因集中供暖而产生的能耗,仅占全国建筑总量10%的北方城镇建筑却消耗了40%的全社会建筑能耗;第二项就是大型公共建筑的能耗。通过对上海9幢商业楼进行全年能耗调查的测量结果表明,这9幢商用楼全年一次耗能量为1.8GJ/(m2a),超过了日本相应商业建筑的节能标准(1.25GJ/(m2a))近43.3%。大型公共建筑采用集中式空调,往往出现大马拉小车的情况,单位面积的能耗比民用建筑要高五到十倍,甚至高达20倍。这就意味着我国大型公共建筑的节能潜力非常大。对于大型的公共建筑,首先要有改造计划,同时,对所有的公共建筑都应该进行实时动态监测。深圳市建筑科学研究院已将300多个建筑纳入在线监测的范围,针对这些建筑的单位面积能耗进行实时监测,建筑能耗监测情况每年以白皮书的形式发布一次。
有关监测数据应在社会上公布,并对节能效果最好和最差的建筑进行排名。在此前提下,对最不节能的建筑进行强制性节能改造,在改造过程中还可以推行合同能源管理模式,合同能源管理公司的节能改造投资通过改造后节能的能源费用来补偿。建筑节能改造可先进行试点示范,对高能耗的建筑,尤其是政府建筑,可以通过专家会诊,确定需要改造的方面,再以经济合理有效的节能措施来进行改造。在节能改造时,要优先考虑采用成本低、节能效果好的适用技术和措施,比如自然通风、遮阳,立体绿化等等。这样,只需较少的投入就可以起到很好的节能效果。
(九)从绿色建筑走向绿色校园、绿色社区 节能减排不能仅着眼于单栋的建筑,而是要提升到更高的层次,把校园、社区变成绿色校园、绿色社区。学生是未来的主人,社会教育是一种最强有力、成本最低、效率最高的办法,建设绿色校园就是培养未来的主人们自觉节能减排的意识,所以必须要从社会教育这方面做起。今年已经确定了四所大学来创建节约型高校,未来的主人们就在绿色的环境中接受教育和熏陶。
(十)从单一产能建筑走向集合—分布式绿色能源园区 建筑只在单个建筑推进节约能源和可再生能源利用还远远不够,应该将一个小区乃至城市的建筑全部改造为产能的建筑,并将产能的建筑组成一个系统。在这个系统里面,分布式绿色能源所占的比例逐渐扩大。在这些区域中,屋顶上装上风能、太阳能,垃圾回收和沼气发电、可再生能源的电梯应用,再通过系统组合,把光伏发电、太阳能聚热、太阳能光照明、沼气发电、风力发电、电梯的下降能等统统组合起来。可再生能源供应的波动较大,可通过接入电动汽车和电动自行车的蓄电池来减少和稳定这种波动,即所谓的微电网。每一个建筑都可就近使用建筑自身产生的可再生能源,这样能源的传输损耗接近于零的,而且建筑进行技术的互联,这些都是非常成熟的技术。如果实现这种系统,整个小区甚至整个城市就可以做到非常的节能和高效。
虽然目前风力、太阳能发电效率还较低,但是根据专家最保守预计,到2030年太阳能光伏发电的成本与火电、核电的成本可以持平。金融危机使得太阳能光电的技术成本大大下降,危机前单晶硅400美金一公斤,现在降到了60美金一公斤,原材料成本降低了好几倍,这就使得整个清洁能源利用的时间表大大提前。比如原来预计2030年才能达到的,现在整整提前了10年,2020年太阳能光伏发电成本就可以控制在这个时间表范围内,所以留给建筑师们的时间已经不多了,应该赶快进行模式的转型,要跟上时代的步伐,因为可再生能源技术的发展将推动着专业技术人员更新知识。要将可再生能源技术应用和建筑的功能、建筑的坚固度一样重视,要进一步把建筑的基本关注项目扩展到节能、舒适和环保。机会总是垂青于有准备的头脑!
总之,建筑,尤其是亚热带的建筑,都必须具有当地气候的适应性,当地的人文历史的适应性,当地建筑材料的适应性。做到了这三个适应性,建筑就是一个智慧的建筑,绿色的建筑,一个对下一代负责任的低排放的建筑,而且是能够吸收古代人类聪明智慧的建筑。这就成为绿色建筑的实施准则,即绿色建筑是本地气候适应性的建筑,而不是食洋不化的建筑。
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