（城市规划与设计专业论文）欧盟国家城市节能技术类型研究.pdf

摘要 摘要 欧洲通过积极推动新型能源和节能技术的发展来推动可持续发展在城市的 实践，尤其在欧盟等区域性组织的大力支持下取得了全球瞩目的成效。然而，这 些迅猛发展起来的新技术还未被完整、系统和全面的认知，对于城市这个载体， 还没有一个目标明确结构完整的类型体现来指导新节能技术在城市的实践。本文 以欧盟国家在节能技术方面的实践成果为研究对象，通过对城市节能技术本质的 研究和类型框架的建构，获取研究欧盟国家城市节能技术案例的分类方法，利用 案例研究和理论研究互相校验的方法，建立欧盟国家城市节能技术类型的框架。 本研究从节能城市的基本思想和本质特征出发，界定城市节能技术的目标和 内涵，通过研究技术的本质、构成要素和分类方法，获得城市节能技术的分类方 法和标准，在此基础上建立城市节能技术的类型框架。其次，在技术分类方法和 类型框架结构的基础下，收集欧盟国家在城市节能技术方面的技术实践成果和相 关案例，利用前期研究确立的分类方法和标准对案例资料进行信息分解和系统归 类，建立欧盟国家城市节能技术类型的案例框架，通过理论上的类型框架与案例 研究形成的类型框架的相互校正，最终形成较为真实的反映欧盟国家城市节能技 术的类型体系。本次研究建立了一套能够较为系统的反映城市、技术与节能目 标内在联系的技术分类方法，并以此建立了比较真实全面的反映欧盟节能技术发 展状况的城市节能技术类型体系。本次研究成果可以为中国城市的生态发展、实 现节能目标提供技术方面的借鉴意义，同时可以为进一步研究技术城市对于可持 续发展的作用提供研究基础。 关键词：城市节能技术，节能城市，欧盟，城市节能技术分类方法 a b s t r a c t 1 1 l ee n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g i e sh a v eb e e no n eo ft h es i g n i f i c a n tt o o l so ft h e s u s t a i n a b l eu r b a nd e v e l o p m e n ta n dc i t yc o n s t r u c t i o nd u r i n gt h e s ey e a r si ne u r o p e a n u n i o n ( e u ) c o u n t r i e s h o w e v e r , i th a s tb e e ns t u d i e dt h e o r e t i c a l l ya n ds y s t e m a t i c a l l y f o rt h ec l a s s i f i c a t i o no ft h e s et e c h n o l o g i e s t h ep u r p o s et h i sr e s e a r c hi st oe s t a b l i s ha c l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r kf o rt h eu r b a ne n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g i e sf u l l yd e v e l o p e d a n di m p l e m e n t e di ne l ic o u n t r i e s ，w h i c hi sb a s e do nt h er e s e a r c ho fc l a s s i f i c a t i o n m e t h o da n dc r i t e r i ao fu r b a ne n e r g ys a v i n gt e c h n o l o g i e sa n dt h ec a s es t u d i e so f i m p l e m e n t a t i o np r a c t i c e sa n dr e s e a r c ho u t c o m e so nu r b a ne n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g i e s i ne uc o u n t r i e s t h ew h o l er e s e a r c hi sc o m p o s e do ft h r e es t a g e s i nt h ef i r s ts t a g e ，t h ec l e a r d e f i n i t i o na n db a s i co b j e c t i v e sa g i v e nt ot h eu r b a ne n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g y , a n d a l s ot h ec l a s s i f i c a t i o nm e t o da n dc r i t e r i aa r ee s t a b l i s h e df o r t h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ho f e n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g y ；i ns e c o n ds t a g e ，t h em e t h o do fc a s es t u d yi se s t a b l i s h e d , a n da l s or e l e v a n tm a t e r i a la b o u te n e r g y - s a v i n gt e e h n o l o ya sw e l la st e c h n o l o g y i m p l e m e n t a t i o nc a s e si sc o l l e c t e d , t h e nt h et e c h n o l o g i e si sr e g r o u p e da n dr e c l a s s i f i e d b a s e d0 1 1t h e o r e t i c a lc l a s s i f i c a t i o nm e t h o d ；i nt h et h i r ds t a g e ，b yc o m p a r e i n ga n d r e c h e c k i n gt h et h e o r e t i c a lc l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r ko fe n e r g y s a v i n gt e c h n o l o g i e s w i t ht h eo n ee s t a b l i s h e db yt h ec a s es t u d y , t h ec l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r ko fu r b a n e n e r g y s a v i n gt e c h n o l o g i e si ne uc o u n t r i e si sf i n a l l yd e t e r m i n e d i nt h ee n d ，s o m e c o n c l u s i o ni sg i v e nb a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ec l a s s i f i c a t i o nf r a m e w o r ka n dc o n t e n t o f t h ee n e r g y s a v i n gt e c h n o l o g i e s k e yw o r d s ：u r b a ne n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g y , e n e r g y - s a v i n gc i t y , e u ， c l a s s i f i c a t i o nm e t h o do f u r b a ne n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g y 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名绷芝 易哆年多月象日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：蒯，立 ，j 珈3 年占其和e t 第1 章导论 1 1 研究背景和研究意义 1 1 。1 研究背景 第1 章导论 1 可持续发晨战略实麓和城市议爱 自1 9 9 2 年联会国环境发展大会将可持续发展的议题提上国际议程，并推广 得到全世界以来，在1 5 年后的今天，不少国家的可持续发展策略已经在由国家 宏观战略层面的议案落实到了城市乃至家庭，成为切实的社会现实。它们为可持 续发展计划的实施所作的努力带来了能源供给方式、交通方式、生活方式方面的 巨大变化。这些显著的成果表明了通过具体的社会、经济、政策和技术行动来铺 筑健康的发展之路是积极有效的，而且这样的趋势在未来将大范围的推广。中国 的城市需要尽快走上这样的道路，用实际的行动来面对严峻的环境问题和资源问 题提出的挑战。 城市议题也被提上了议事日程，2 0 0 7 全球城市人口将首次等于乡村人口。 快速全球化和城市化进程大大加剧了资源、环境与人口之间的矛盾程度，可持续 发展的意义更加重要。而大量大中城市正是这些矛盾集中体现的所在地。大中城 市是大量转移人口的承载地，社会经济活动的聚集地，也是固有城市问题的盘据 地。它们迫切需要直接、有效、快捷的应对之策。 2 技术影响力深化 目前在欧洲、北美、日本等各国快速发展的能源、环保等先进技术帮助它们 的城市相当程度的环节了能源环境危机，也获得了巨大的环境、社会和经济收益。 先进技术在这个领域所起到的巨大作用显而易见。以可再生能源为例，美国可再 生能源的使用2 0 0 2 年达到1 2 ，欧盟地区更是达到了1 4 ，再如，小型生物 能热电冷三联产的热效率可以达到5 0 以上，不仅代替了传统能源的消耗，热 效率更是高出了数倍。技术上的创新和改进为城市急待解决的能源环境问题提供 了有效的解决之道，还由于导致了生产、服务和生活方式的变化，带来了城市空 间环境方面的变化，如奥地利等国大力推广自行车的使用，为此改造了大量的城 市街道，大大提高了自行车便道和人行道的比例。生物能的发展促进了高能农作 物的种植，促进了农业的发展，解决了就业的问题。技术的影响力从传统的生产 4 第l 章导论 建设行业延伸到经济社会领域。可以说，技术是人类实践活动中使人的意识转化 为现实结果的方法和手段，是改造世界的有力工具。 3 城市规划实践面临的挑战 面对城市全球化和全球城市化的发展趋势，以及全球可持发展战略实施在城 市层面的落实，城市不仅成为问题的焦点，城市问题也已大大不同于传统城市问 题所指的内涵了。这些问题从空间层面扩展到了经济、社会、文化的各个层面， 从城市自身的地域范围扩展延伸到了区域的城市群体乃至全球城市网络，从建设 问题发展到了政策问题、管理问题和技术问题。城市规划实践所面临的挑战不仅 更加严峻，问题的深度和广度也不比寻常。 看似无比的纷杂，问题的核心却没有变，就是发展和控制的平衡问题。解决 问题的途径仍然是：从什么层面出发，在怎样的范围内选择何种方法来解决问题。 只不过，现在需要更多的考虑的是，从如此众多的问题中确定最核心、最紧迫的 问题，制定最有效的解决方法。 4 论曩的选撵 综合以上的背景研究，从目前全球可持续发展、生态城市发展的宏观背景和 趋势来看，城市乃至整个地球的生存问题仍然是核心问题，也是迫切需要解决的 问题。自可持续发展概念提出之初至今，这个底线问题一直以能源、资源和环境 问题为中心，只是侧重点有所变化。从城市发展和城市规划发展的宏观背景来看， 城市是解决城乡问题、区域发展问题的首要出发点，而城市规划在实施成效方面 的不力，也暴露了问题所在1 ：第一对城市问题及发展规律认识不足，其次缺乏 有效的实施手段。从十多年来可持续发展的实施历程以及成效来看，欧洲国家获 得了突出的成果，具有重要的借鉴意义，而且实现这些成果的手段之中，技术手 段的支持起到了巨大的左右，使得不少设想由理论变为现实。 由此，可以看到一个有意义的研究问题，就是能否从成功的实践经验中找到 一种能够被城市规划掌握的、或处在城市规划影响力范围内的实施手段，能够被 用来作为有效解决迫切的能源、资源和环境问题的途径之一。 在本次研究中，选择欧盟国家在解决能源危机促进城市向节能的生态目标发 展所采用的技术手段，作为研究对象。主要意义在于，尽管在欧盟不少迅速发展 起来的技术手段正在被实施、推广，取得了巨大成效，但是在城市范围内，这些 技术分散在各个行业、不同的技术领域，并没有被系统、全面的认知，也没有从 城市整体的角度来观察它们可能发挥的作用。 1 这里排除城市规划以外影响因素。只谈城市规划本身的不足。 5 第l 章导论 1 1 2 研究意义 本次研究的成果是欧盟国家目前在城市节能方面所采用的卓有成效并被积 极推广的技术类型和技术手段的系统化框架。在理论上，通过欧盟节能技术的实 证研究考察节能技术手段与城市系统之间可能存在的内在联系，为进一步揭示更 广泛意义上的内在规律提供研究基础。在实践上，从城市以及城市规划的角度系 统的建立了城市节能技术的类型框架，可以为城市规划和建设实践者提供可供参 考的节能技术类型和手段，在城市规划制定和实施中有助于形成更有利于实施的 规划决策。本次研究重在提供城市节能技术的各种可能类型，若要直接用于我国 建设实践，鉴于欧洲与中国国情的差距，还需要根据我国的现有条件检验其适用 性。 1 2 研究目标、内容和方法 1 2 1 文献综述 目前，欧盟国家正在迅速发展的新能源技术、以节能为目标的建筑技术、交 通技术已经引起了国内学者不小的关注，但是以城市整体为对象对节能技术类型 进行全面系统的研究在国内外都属于空白。 在技术学科领域，节能技术一般不作为单独的概念出现。通常理解，节能技 术( e n e n r g ys a v i n gt e c h n o l o g y ) 是指能够节省能耗的所有技术。不少技术行业 近些年都发展了一系列甚至是相当完整的一套节能技术，如建筑行业。但是，不 论国内还是国外，节能技术并没有成为整体性的研究对象。在不同的行业，技术 对象各不相同，达到节能的目标的技术原理会大相径庭，技术工具和手段也各有 千秋，可以说，各行业各自节能技术基本上没有任何共同点，除了具有节能的共 同目标，完全是各自问毫不相干的行业技术。因此，节能技术通常是一个泛指的 概念，本身并不是一个技术类型，绝大多数情况下都是与具体的技术行业相联系， 很少被单独作为一个研究对象来讨论。 欧洲的节能技术在不少行业尤其是高能耗的行业都有一定程度的发展，目前 相关研究主要集中在建筑、生产、交通、能源等领域，它们大多从行业自身的特 性出发，因而存在非常明确的行业划分，尚未有从城市整体层面来认识这些技术 的内在联系。但在各行业内部，节能技术系统却相对完整，尤其在建筑和能源领 域。在可持续能源系统部分，欧盟的研究课题基本上按照能源的类型进行划分， 形成了风能、太阳能光电、集中太阳能、海洋能、地热能、燃料电池、氢气、能 6 第l 章导论 源储存和分散式发电等9 部分，比较系统化，包含了可再生能源技术和非再生能 源新技术的主体。在建筑节能部分，形成了被动太阳能建筑、低能耗建筑、高能 效建筑几种基本类型。建筑节能技术的划分非常细致，覆盖到建筑体的各个组成 部分，从整体性建筑节能结构到建筑各组成部分的材料、建筑基础设施和室内设 备几乎所有的环节。欧盟智慧能源计划支持下的“高效低能耗建筑”项目将建筑 节能技术划分为隔热、太阳能控制、采光、供热、制冷、通风、材料、可再生能 源、热电联产和雨水利用1 0 类。这其中，建筑节能技术和新能源技术的有机结 合共同实现了建筑节能的目标。在交通部分，欧盟研究与发展计划从能源角度侧 重在交通燃料的效率，从交通运输角度侧重在交通设备和交通运行控制技术，而 欧盟交通部的研究计划则侧重在交通的安全、洁净和城市的机动性，对于节能的 主题并没有单独出现，而是分散各个不同的研究主题里了。可见，交通部分的节 能技术还未进行系统性的研究。生产部分的节能技术则相对分散，包括化工、能 源、制造业不少行业，按照共性可分为两大部分，一是运用在生产工艺和流程的 节能技术，二是生产工具和设备的节能技术。总的看来，不同行业的节能技术研 究各有发展，在系统性和深度方面各有不同，它们与城市之间以及相互之间的关 联性研究尚未开展。 国内对于这些欧洲节能技术的发展和研究还处于初步认识和经验介绍的阶 段，基本上属于技术行业内对某项特定的先进技术产生个别的关注，也没从城市 整体的层面来统观这些技术可能存在的内在联系。关注最多的是建筑节能技术， 主要是对欧盟节能技术目前现状的观察和描述，没有就建筑节能的本质进行深入 探讨。如华虹( 2 0 0 6 ) 总结国外建筑节能技术，划分了建筑设计节能技术、建 筑设备节能技术、回收废热和可再生能源利用三类。李汉章( 2 0 0 6 ) 介绍了英 国、法国、瑞典、德国、比利时等等国家建筑节能的基本概念和相关技术措施， 没有系统的归纳技术的类型。 虽然城市层面的节能技术类型的系统性研究尚存空白，但在欧洲城市建设实 践中，不少以城市节能为目标的试点项目已经实现了多行业、多部门的协作和合 作，各类不同技术的相互协同正在城市发展实践中发挥作用。欧盟成为欧洲国家 之间、城市之间以及部门之间相互协作的重要组织基础，它提供了一个全面研究 城市节能技术的平台。 1 2 2 研究目标 本次研究的目标是通过城市节能技术的分类方法和类型框架的假定，以及欧 盟国家城市节能技术的案例研究，建立欧盟国家城市节能技术的类型框架并确定 相应类型。 7 第l 章导论 1 2 3 研究内容 1 ) 城市节能技术的界定和构成要素：从节能城市和生态城市的概念基础出 发对城市节能技术进行界定，研究城市节能技术的根本目标、本质和构成要素。 2 ) 城市节能技术的分类标准和类型体系框架的建构：根据技术的构成要素、 一般分类方法和城市节能技术的本质，确定城市节能技术的分类方法和标准，并 建立城市节能技术类型体系的假设框架，作为研究欧盟国家城市节能技术类型的 基础。 3 ) 欧盟国家城市节能技术案例研究：对欧盟国家城市节能技术的信息和应 用案例进行收集整理，按照前期研究确定的城市节能技术的分类方法和标准，对 各项技术进行整理归类。 4 ) 欧盟国家城市节能技术类型体系的建构和分析：欧盟国家城市节能技术 类型的案例类型框架与假设类型框架进行相互检验和调整，形成反映欧盟国家城 市节能技术类型体系。 1 2 4 研究方法 理论研究方法与案例研究方法的结合。从城市发展的理想模型出发确定研究 目标的本质，并以此建立目标的理论假设模型；通过对目标本质特征的分析，确 定案例的分析方法进行案例研究并建立对象的案例模型；理论假设模型和案例模 型的相互校验，理论假设模型不足部分根据案例模型调整，案例模型不足部分根 据理论假设模型补充案例，最后形成接近实际情况的模型。 8 第1 章导论 1 2 5 技术路线 背景研究 理论研究 案例研究 壤鼗冒瓣节燃黧体系| j l ，j 啦鞠徽节爷能麟绷分榜i 9 第2 章城市节能技术的界定 2 1 节能城市 第2 章城市节能技术的界定 节能城市是在满足生存和发展需求的情况下最大程度的降低能耗总量，尽量 减少非再生自然资源的消耗，向能量自给模式发展的城市。在能源利用方面节能 城市模式超出了一般意义上生态城市或可持续城市所提出的模式。 可持续发展理论强调能源的持续供给以满足城市的长远发展。它从供给角度 理解的能源可持续，认为工作的核心是找到新的供给源头和途径，满足长期发展 的需要，从增加供给谈供需平衡。生态城市2 的理解是城市与自然系统是相互关 联的完整体，是物质、信息、能量相互依赖相互影响的共生体，是一个整合性的 生态系统，应当按照生态原理来发展。生态原理是自我调节的能力保持运行循环 和机能平衡，对于现代城市这样的控制能力无限增长的“生物种群”3 ，随时会 出现过度繁殖导致生存危机的险境。如果靠生态机制来调节，必然是后发机制， 导致沉重的代价。因此，生态城市的核心概念是人类活动( 映射在空间上则是城 市活动) 的自我约束，理性的、采用道德战胜本能的方式维护平衡，如r e g i s t e r 早期提出e c o c i t y 时强调的小尺度紧缩、限制出行等，是消耗的节制。从这点上 来看生态城市倾向于保护，但是这好比让一群饥饿的狮子在面对有限的羊群时还 能主动节食一样，是一种近乎理想主义生存方式。发展中国家的城市面对激烈的 生存竞争，怎会放弃有限的生存机会，哪怕付出未来无可挽回的代价。目前发达 国家的城市表现的相对生态一些，并非城市模式的本质差异，而是它们有足够的 能力从超出自有资源以外的地域获取能量，修复已经造成的破坏。可以看到，对 待能源问题和环境资源问题上，生态城市或可持续城市是两种倾向，一种是发展 前提，侧重于从更长远的时间跨度出发实行主动生产，一种是保护前提，讲求从 更广阔的空间领域出发实行节制。是否有种途径能够解决这两者之间的矛盾，同 时达到双方的目标呢? 2r e g i s t e rr i c h a r d 提出e c o c 时的概念时，并不是用e c o c i t y 来指代e c o l o g 把a l 嘶。事实上，e c o c i t y 是 一个全新的词，是r e g i s t e r 心目中的理想城市。这个城市模型不是要让城市以生态原理来运行，它更强调 的是一个生命状态，健康的安全的具有活力的城市状态。r e g i s t e r 提出生态城市建设的措施完全是从城市 出发，本质上是一种控制、紧缩的措施，对于城市与自然之间的大生态系统并没有深入探讨，也没有将两 者进行比拟。后期，r e g i s t e r 将e c o c 时的概念进行扩展，形成更广义更全面的生态城市。包含了经济、 社会、环境多个层面，拿球其他学者及组织包括d a v i de n g w i c h t 、p f d o w n t o n 也将环境保护及修复、城 市环境与自然环境平衡的概念纳入进来，本质上仍是保护环境、控制城市。我国的学者则比较明确的认为 城市就是一个复合生态系统，应当按照生态控制论的原理来建设。本文虽采用后者的概念，但目的是指出 两者概念的共通之处，即城市与自然环境的整体性，以及实施措施的本质。 3 一种比拟，在生态系统中，城市的角色确实有些类似于食物链顶端的种群，是消费者的角色，具有绝对 的控制力。 1 0 第2 章城市节能技术的界定 节能城市提出了一种角色转换的概念。不论传统生态城市的理解还是可持续 城市的概念，都建立在城市是消费者基本前提之下。城市无法自己生产，即像生 态系统中植物那样将利用太阳能进行食物的生产，城市从来都是摄取自然界已经 生产出来的东西。这是城市在广义生态系统中的位置，是城市天生的特性。只要 是消费者，就必然是掠夺者，至于是无限掠夺者还是有限掠夺者，就要看人类的 觉悟水平了。因此，生态城市或是可持续城市都多少有些理想主义的成分。但是， 如果是生产者，具备自我生产的能力，可以不用或至少减少对外界食物的摄取， 那么就同时达到了积极生产而不增加消耗的双重目标。对于城市，如果具备了“光 合作用”的能力，将自然界取之不尽的能量转化为自身所需，自己生产“食物”， 就摆脱了消费者的角色，至少可以一定程度的自给，也从根本上解决了生产和保 护之间的对立。 节能城市从“生产者”的角度出发，挖掘可供“生产”的资源，寻求“生产” 的途径和方法，以自给的方式最大程度减少非再生能源的消耗以及对外来能源的 依赖，达到最大程度的节能。在这里，节能的概念突破了空间地域和所有权的界 限，考虑的是整个地球能源的节省并非仅限于城市空间范围内的能源，所以即使 是外来非自有的能源也不能依赖。 理论上节能城市的模式可能会出现以下两种理想状态； 1 )能源利用方面的生态城市 城市能源的消耗总量( 单位时间内) 全部来自于可再生能源。运用一个公式 来表达这个概念，即是：u p = s 即，u p 是单位时间内城市能源的消耗总量，s r 是单位时间内城市可再生能源的最大生产量。这种情况下，城市完全不消耗非再 生能源部分，对传统能源储量及开采可能带来的环境影响降为最低。 2 )自给自足的城市 城市能源的消耗总量等于城市自有能源产生的能量，包括最大再生能源生产 力提供的部分和非再生能源补充的部分。公式是：u 。= s 即+ s n r ，s r o 是单位时 间内城市可再生能源的最大生产量，s n r 是单位时间内城市非可再生能源的生产 量。这时城市自给自足，最大程度利用再生能源，不需要外来供给的能源。 基于目前的技术水平，在一般情况下，城市本身的自然地理条件蕴藏的非再 生能源只能满足城市的部分需求，很难达到以上两种理想状态。但从全球角度来 看，不依赖外来能源，事实上节省的是整个地球的能源；从时间维度来看，最大 程度使用无限的可再生能源，也就是最大程度延长现有资源的使用期限。从这两 方面来看，节能城市的概念都是一种全局意义上的、可持续的、生态的城市模式。 简单概括节能城市，可以表述为： 依据已有技术条件和自有资源的条件，在能源结构上最大程度利用可再生能 第2 章城市节能技术的界定 源，在能耗总量上最大程度降低能源转化的损失，同时尽量使用洁净能源避免环 境影响的，持久节能的城市城市可以称之为节能城市。 根据节能城市模式的设想，城市的角色转换为生产者，需要承担将自然界初 始状态的能量直接转化为可供人类使用的能量形式的任务。这些任务需要相应的 技术来实现。传统能源都是由植物等生产者由太阳能转化而来，城市能源使用者 通过传统能源技术将它们转化为可用的能源。那么当角色转换之后，城市能源生 产方式发生了巨大的改变，可能会相应的出现新的城市功能，与此同时，能量使 用的方式也可能会产生变化。 2 2 城市节能技术的界定 2 2 1 技术的概念和本质 1 技术的概客 在辞海中，技术泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种 工艺操作方法和技能。如电工技术、焊接技术、木工技术、激光技术、作物栽培 技术、育种技术等；除操作技能# t - ，广义地讲，还包括相应的生产工具和其他物 质设备，以及生产的工艺过程或作业程序、方法等。自然辩证法百科全书中， 技术( t e c h n o l o g y ) 是指，人类为了满足社会需要而依靠自然规律和自然界的物 质、能量和信息，来创造、控制、应用和改进入工自然系统的手段和方法。 还有学者把一切讲究方法、技能的有效活动都称之为技术活动。例如德国技 术哲学家卡普在技术与社会一书中定义技术为：“在一切人类活动领域中通 过理性得到的( 就特定发展状况来说) 具有绝对有效性的各种方法的整体”。 日本学者三木清认为，技术就是人类的“行为的形式”，一切有效的行为形式都 是技术，因而既有与自然科学相关联的生产技术，也有与社会科学相关联的社会 技术，还有把人类客观化的人类技术。 总结起来，技术的定义可用分为三大类： 一是方法技能说。技术一词从希腊文演变过来时的原意是指经历熟练过程获 得的经验、技能和技艺。方法技能说在原意基础上加以沿用，把技术理解为人们 的一种能力。日本学者村田富二郎认为：技术是“在生产现场中，直接或间接被 充分利用的，只有经过特定司l l 练的人所具备的能力”。 二是劳动手段说。相j ii 春喜在技术和技术学的概念中提出，技术是在生 产过程中产生的劳动手段，并明确将技术定义为“劳动手段的体系”，这个体系 中的劳动手段，还包括了手、脚、大脑等人的身体器官。这种观点，强调了技术 1 2 第2 章城市节能技术的界定 的物质因素，把技术划入客观物质的范畴。事实上，现代技术中许多突破性的技 术发明如半导体、激光都是在科学原理指导下取得的，而劳动手段说把技术主要 归结为物质范畴，显然忽视了科学理论在技术因素中的地位。 三是知识应用说。这是第二次世界大战以后日本物理学家武谷三男和技术论 学者星野芳郎等人，在批判“劳动手段说”过程中提出的。这一观点认为，技术 是人们在生产性实践中对客观规律的有意识的应用；技术不是实体概念，技术是 扬弃了实体概念和功能概念的本质概念。 技术的定义可以是：“人类为了满足社会需要而依靠自然规律和自然界的物 质、能量和信息，来创造、控制、应用和改进人- r 自然系统的手段和方法。 2 技术的本质 马克思指出技术是“人对自然的能动关系，人的生活的直接生产过程”，技 术是人和自然的中介。技术的本质决定了它具有双重屑性，其自然属性表现在任 何技术都必须符合自然规律，其社会属性则表现在技术的产生、发展和应用要受 社会条件的制约。 马克思认为技术的本质乃是人的本质的外化。人与环境形成了人与自然之间 的、人与人之间的两种关系，这两种关系之间的关系，本质上就是生产力和生产 关系两个层次的关系。作为人的本质力量对象化的产物，技术不仅展示了人对于 自然的能动关系，也展示着人类社会生活关系的直接生产过程，它是人类社会生 活关系的形成、存在和发展的根本力量和度量尺度。技术不仅展现了人对自然的 能动关系，展现了他的生活生产的直接过程，因而也展现了人的社会生产关系以 及由它们而产生的文化表现。 总体来上，比较确定的共识是，技术的基本范畴是活动过程。在此基础上， 波普尔认为，技术的目的是控制和掌握世界，技术过程是人类的意志向世界转移 的过程，而这个过程的实现包含了知识、方法和工具的总和。 2 2 2 有关节能技术及城市节能技术相关概念的综述 节能 节能一词的英语表达常用有两种：e n e r g yc o n s e r v a t i o n 和e n e r g ys a v i n g 。 两者虽然都翻译为节能，但内容存在差异。e n e r g yc o n s e r v a t i o n 通常用于界定 一项政策，体现为确保最有效的使用有限的能源资源而采取的行动。这些行动包 括省能、合理用能以及用一种能代替另一种能源，所采取的方法可能是管理、奖 励上的。e n e r g ys a v i n g 是指能源的供应者和使用者为限制能源的浪费所采取的 一些措施和措施的效果。这些措施可能是被动的、主动的或组织方面的。 1 3 第2 章城市节能技术的界定 2 节能技术 节能技术通常是一个泛指的概念，没有固定的技术对象和属于自身的学科知 识，本身并不是一个技术类型。因此，节能技术一般都有明确运用的行业或领域， 如建筑节能技术或锅炉节能技术等，不作为超越学科或行业的概念来讨论。通常 理解，节能技术( e n e n r g ys a v i n gt e c h n o l o g y ) 是指能够实现能耗节省目标的所 有技术。 节能技术与原有技术的节能改进是不同的概念。技术的不断改进存在量变和 质变的过程。大多数情况下，技术是原理和流程不变的前提下进行量的变化，到 达一定程度，就会同过新的技术原理、流程和工艺来实现质的变化，产生技术突 飞猛进。在这里，节能技术是不同于原有技术的新技术，是通过新的技术原理和 流程来实现节省能耗的新技术。 3 能源技术 能源技术是能源的生产和供应技术，是开发自然界的各种能量资源并转变为 人们所得的各种终端能源和动力的技术。 能源技术是研究各种能源的开发、生产、转换、传输、分配、储存以及综合 利用的科学技术体系。它是综合性强、涉及面广、包含很多分支的科学技术，如 能源勘探技术、钻井及开采技术、生产加工技术( 或叫能源的转化技术) 、储能 技术、节能技术等。发展能源科学技术是解决能源需求、提高能源利用率、开展 能源综合利用的根本所在。 能源技术( t e c h n o l o g yo fe n e r g yr e s o u r c e s ) 从自然界获取能源或将获取的 能源进行能量形成转换的技术。热能、机械能和电能是直接供人类利用的能量。 人们从自然界获取热能可以是太阳能、地热能，也可以是从燃烧各种可燃烧物质 中获得，也可以利用机械能转变为热能( 如摩擦取火) ，也可以利用微生物发酵技 术将动物粪便、桔扦、青草等原料在沼气池中生产沼气供家庭使用。 综合来说，能源技术是获得为生产过程提供动力或能量的技术。各类不同的 能源技术的组合，就构成能源技术系统。 2 2 3 城市节能技术的界定 根据节能城市理念设想和模式的设定，城市节能技术的基本目标已经确定， 是满足有效需求的同时最大程度减少能源总消耗。综合以上相关概念，实现这一 目标的途径，不仅是e n e r g ys a v i n g 中提到的限制浪费，还包括e n e r g y c o n s e r v a t i o n 中省能、合理用能以及使用替代能源等最有效的使用有限的能源资 源的途径。使用可再生能源则是从能源供应角度的另一基本途径。 1 4 第2 章城市节能技术的界定 城市节能技术以城市楚体为对象，以城市空间为范围。城市是多系统多元素 组成的综合体，城市节能技术也必然是以不同组成单元为对象的多项技术的集 合。城市系统之间是相互关联相互作用的，城市节能技术也会由于对象之问的关 联性而形成具有内在联系的子系统的组合。 基于以上的分析，城市节能技术可以界定为：以城市系统整体为对象，在城 市空间范围内，通过使用再生能源、减少能需、提高能效等途径最大程度降低城 市能源总消耗的相关技术构成的体系。 2 3 城市节能技术的构成要素 2 。3 1 技术要素 1 有关技术要素的论述 技术在其发展中会受到很多因素的影响，如政治、经济、文化、宗教等方面。 这些因素能够影响技术的发展，但这只是它成为技术要素的一个必要条件，并不 是充分条件。只有能够成为技术基本结构中独立成分的因素，才能成为技术的要 素，这就是技术要素得以成立的充分必要条件。凡是具备这个条件的，如经验、 技能、工具、机器、知识等这些任何生产过程、任何专业技术都共同具有的基本 构成因素，才是技术的基本要素。 有关技术要素构成的论点很多，影响了较大的主要以下几种： 1 ) 8 要素说。星野芳郎提出的著名的8 要素说认为，技术要素是物质从原 始材料阶段到最后的成果的整个技术运行过程活动中必备的环节要素，包括“采 掘、材料、机械、建筑、交通、通信、控制、动力”8 个。 2 ) 4 要素说。邹珊刚、彭纪南、苏子仪等人于1 9 7 9 年提出，认为以生产工 具为核心的劳动手段是技术的体现和标志，在完成劳动生产任务过程中，技术需 要具备材料、能源、控制、工艺四个要素。 3 ) “主客体两大要素”说。邓树增等认为，技术由主体和客体两大要素组 成，主体要素包括实践经验、技能和科学知识，客体要素包括材料、能源和工具 机器。 4 ) “职能三基本单元”说。技术的工艺操作单元，是技术的动力单元，技 术的控制单元，它是技术系统的中枢神经，它根据人类设定的目标，通过接受、 分析和处理周围环境的信息和技术系统内部各单元工作情况的信息，实现对技术 系统的控制。 可以看到，这些论点主要从两个角度来观察技术，一个是技术作为客观存在 1 5 第2 章城市节能技术的界定 所表现出来的形式，这类观点更多从广义另一个是技术作为活动过程集中表现在 以下两个观点： 1 ) 经验形态、实体形态和知识形态 黄顺基认为技术要素按其表现形态分为三类：经验形态、实体形态和知识形 态。经验形态的技术要素主要是指经验、技能这些主观性的技术要素。一般说来， 经验是人们在长期实践中的体验而这种体验主要是在生产过程中，对生产方式及 方法等直觉体验的积累和综合。技能则是以技术知识、劳动工具和经验为基础， 在劳动过程中历表现出来的主体活动能力。它包括技巧、诀窍等实际知识，是人 们在生产中的主要活动方式。实体形态的技术要素。它主要指以生产工具为主要 标志的客观性技术要素，以技术成果或技术对象为象征的“死技术”。知识形态 的技术要素。它主要是指以技术知识为象征的主体化技术要素。技术知识应当是 人类在劳动过程中所掌握的技术经验和理论。 2 ) 技术四方式 米切姆从功能角度提出技术的四种方式，即作为对象的技术( 装置、工具和 机器) ，作为知识的技术( 技能、规则和理论) ，作为过程的技术( 发明、设计、制 造和使用) 以及作为意志的技术( 意志、动机、需要和打算) 作为对象的技术( 装置、 工具和机器) ，作为知识的技术( 技能、规则和理论) ，作为过程的技术( 发明、设计、 制造和使用) 以及作为意志的技术( 意志、动机、需要和打算) 。另外武谷三男认为 目的和符合目的自然规律是技术的主要因素。 这两种论点具有相似性。进一步的分析，后一种观点更为确切的描述了技术 不可缺少的组成要素。技术意图即技术目标是技术产生的起点，决定了技术的任 务及相应手段的主要方向。技术知识是技术操作过程所依据的客观规律，也是技 术区别于非技术的政策、规范等的特点。一般技术必然要遵循一定的客观规律， 这些客观规律确保技术的预期目标是必然会实现的。技术作为实践的手段，都有 明确的技术对象。技术的四个组成要素技术对象、技术目标、技术知识和技术- t - 段都缺一不可。其中技术对象和技术目标具有至关重要的意义。 2 技术要素解析 1 ) 技术目标 技术目标指技术旨在完成的任务。技术与科学的本质区别是：技术是以服务 人类的需求为目的。 技术目标包括定性的目标和定量的目标。技术的定性目标是对人们所期望的 技术状态或技术项目拟达到的技术状态的概念描述，也是技术项目能够满足技术 需求程度的概念描述。说来，定量的技术目标体系主要是由以下诸方面的技术指 标构成的：第一，技术的性能指标，这是技术目标体系中最主要、最基本的方面， 1 6 第2 章城市节能技术的界定 它定量地反映着技术的先进性水平，主要包括功率、装置与加工精度、运转平稳 性、性能可靠性、寿命、噪声、适应条件、适用范围等指标。第二，技术的外型 指标，或形态指标，主要包括体积( 长、宽、高；半径、高度等) 、重量和形状 等指标。第三，技术的效益指标，主要包括技术项目开发费用指标和技术项目成 果的经济效益指标，其他如心理、道德、审美等方面的效益难以用定量的指标表 示。第四，技术的危害性指标，主要包括对于水质、大气、生物和人体的危害性 指标等。 2 ) 技术对象 技术对象是完成技术任务所针对的客观对象。技术对象是具备客观规律的客 观对象，是技术过程发生之前的客观存在，不以人的意志为转移。技术对象的基 本构成包括物质、能量、信息三大基本要素。 技术是与人工自然分不开的；作为转化过程的结果的人工自然包含三个要 素：a 自然物，b 人工，c 人的选择或决策。其中的b 与c 属于技术。可以把人 工自然区分为三个层次：人工物，这是借助人工得到的事物，如农业中的植物 与动物，工业中的机器、工具与人工合成材料，社会组织中的农场、机关与学校； 人工状态，这是借助人工达到的事物的状态，如河道拦洪、环境绿化、扫除文 盲、由于引进一项新技术而使经济得到发展；人工变化，通过人工改变事物的 过程，如学习外语、耕种土地、制订政策。 3 ) 技术手段 技术手段是为达到技术目标所采用的方法、工具及相应的操作过程。技术手 段包括硬件部分，即工具、机器和容器这些机械性的劳动资料，它是没有生命的 装置，或者具有特殊生命的、有组织的、以代替人来完成并由人确定的操作装置。 技术手段的软件部分是按照技术运行原理操作硬件技术完成目标的方法和流程。 4 ) 技术知识 技术知识是技术手段和方法所依据的原理及相关知识。这些知识有些是由技 术使用者根据经验认识直接总结的知识，未进行理论的归纳和解释，是经验技术 知识。技术经验归纳为科学理论则成为了技术科学。 2 3 2 城市节能技术的构成要素 1 城市节能技术的目标 城市节能技术的基本目标是在满足城市有效需求的基础上，同时最大程度减 少城市生存和发展所消耗的总能量。这个要素包含了两层意义：一是节能层面的 目标，即减少能量损耗，这是节能技术目标形成的必要条件；一是功能层面的目 1 7 第2 章城市节能技术的界定 标，即完成一定的城市功能。一般情况下，两层意义的目标兼有。 2 城市节能技术的对象 城市节能技术的对象是城市空间范围内的城市系统。这里的城市系统包括城 市人群的各项活动构成的城市社会子系统，以及承载这些活动的城市空间子系 统。城市空间子系统包括人工系统和自然系统。城市社会子系统包括人类的生活 和生产性活动。这两个子系统并不是分离的，而是城市系统在社会和空间上的两 个侧面。任何人类活动都与特定空间载体相对应，共同成为城市节能技术的对象。 3 城市节能技术的手段 城市节能技术的手段是为达到城市节能目标所采用的方法、工具及相应的操 作过程，既包括包括工具、机器和设备等硬件技术实体，还包括技术操作的方法 和措施等软件技术。 4 城市节能技术的知识 城市节能技术的知识是解释城市节能技术内在规律的技术学科。按照学科的 构成，包括基础技术学科、实验技术学科和应用技术学科，反映技术由形成到应 用不同阶段的规律。 1 8 第3 章城市节能技术类型体系的建构 第3 章城市节能技术类型体系的建构 3 1 技术分类原则和一般方法 3 1 1 技术分类原则 本次城市节能技术的分类原则参考钟杨( 1 9 9 4 ) 提出的技术分类原则，该 分类原则一般适用于自然科学： a ) 包含性：包含所有类型； b ) 排斥性：不同类型不相覆盖； c ) 最能反映事物的本质； d ) 最有用； e ) 客观的，非人为的，非任意指定的； 根据本次研究对象的本质特征，并参照以上这些原则，以下设定了适于本次 研究的五项原则： 1 ) 最能反映城市节能技术的本质特征和根本目标； 2 ) 能够同