建筑生态节能的宏观策略与实施技术体系.doc

建筑生态节能的宏观策略与实施技术体系一、全球性的能源危机 1.世界范围能源紧张目前世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源占能源消费90%以上，其中石油占一半以上。2004年最新权威数据显示，世界石油总储量为1.15万亿桶，仅供人类开采约40年；石油与天然气在21世纪的前半，就将日趋枯竭，预计2040年石油消费将达到最高峰，而从2050年开始，人类将不得不转向成本较高的生物能、水利地热、风力、太阳能、核能。 2.中国能源状况与建筑能耗我国能源发展主要存在四大问题。一是人均能源拥有量低、储备量低。二是我国的能源结构依然以煤为主，约占75%.全国年耗煤量已超过13亿吨。由于燃煤效率低，对环境污染严重，造成我国大气污染和酸雨严重。三是能源资源分布不均。主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足，造成北煤南运、西气东送、西电东送。四是能源利用效率低。我国能源终端利用效率仅为33%，比发达国家低10个百分点。 随着城市建设的高速发展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成为中国能源消费的主体之一，目前我国建筑用能已达全社会能源消费量的32%.加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，我国的建筑总能耗已达全国能源总量的45%.我国现有建筑面积为400亿平方米，绝大部分为高能耗建筑，预计到2020年，总建筑面积将达到700亿平方米。庞大的建筑能耗，已经成为我国国民经济的巨大负担。 3.能源需求不断增加，价格上涨是必然趋势根据美国能源部能源资讯署资料，19992020年全球能源消费形势中，全球能源总消费量将增加60%，其中亚洲及南美州发展中国家将增长1倍。面临能源价格，尤其是石油、天然气价格逐步上涨，居高不下，西方国家很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用或者租金一降再降的现象。高能耗的建筑终有一日会因为没有能源可用，而被社会淘汰。建筑面临着一场新的革命，建筑节能势在必行。 二、中国建筑节能技术的现状 1.建筑能耗普遍过高我国目前正处于建设高峰期，每年新建房屋近20亿平方米，超过所有发达国家建设量的总合。而其中95%以上的建筑都是高耗能的建筑，节能技术相对落后。我国建筑能耗大体上是发达国家的三倍，许多欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。 2.节能工作落后表现在六个方面面对能源危机的巨大压力，虽然我国已在1996年就公布了民用建筑节能设计标准，逐步对建筑能耗高的现况进行改善，但是我国在设计水平，建筑技术，设备材料制造及应用上、都与西方发达国家存在较大的差距，主要体现在以下几点。 第一，我国绝大部分建筑的能源系统还都依赖于不可再生的一次能源，而对于可再生能源的利用还相当落后。目前中国以水电、风能利用、太阳能利用、生物质能利用等为代表的可再生能源利用量还不够大，到2003年只有约相当5200万吨标准煤的利用，仅占全国一次能源总消费量的3%. 第二，我国建筑的能源利用效率较低，很多还可再利用的余热，余冷都不回收而被直接白白的排放掉，在造成能源极大浪费的同时也增加了建筑对周围热环境的影响。仅以建筑供暖为例，北京市一个采暖期的平均能耗为20.6瓦/平方米，与气候条件相同的瑞典、丹麦、芬兰等国家相比，条件相同的建筑一个采暖期的平均能耗仅为11瓦/平方米。因建筑能耗高，仅北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元。 第三，我国建筑自身的节能效果还较差，建筑围护结构的热工性能不高，门窗的保温性能，气密性能都有待提高，因此造成了单位面积能耗较高局面。目前，在执行国家节能规范的前提下，我国建筑的围护结构传热系数依然比欧洲国家大20%40%.第四，我国材料设备的生产水平不高，粗放式的生产模式导致了设备及材料的生产成本高，能耗高，排放高，从而导致了建筑间接能耗的增加。 第五，落后的运行管理水平进一步加剧了建筑的能耗。即便是高效节能的系统，如果不辅以优秀的运行管理，也达不到节能的目的。一个优秀的运行管理系统可节能10%20%.第六，无论是开发商，设计者，施工人员，设备制造商，还是最终的业主，运行管理人员都还没有普遍树立环保节能，主动创建生态节能建筑的意识。 三、中国建筑节能难以实施的四大原因建筑高能耗的现状还没有引起全社会的充分重视。 虽然1995年制定了国家节能建筑的强制性设计标准，按照这个标准来设计，可以做到节能50的目标。但是，此标准实施已经近10年了，但真正按照这个标准去建造的建筑，最乐观的估计，在新建筑里还不到10。影响我国建筑节能推进的深层根源主要体现在以下四方面： 1.缺乏有效的政策激励制度从发达国家的经验来看，建筑节能工作需要政府在税收政策等方面的大力支持。长期以来，中国缺乏有效的激励政策引导和扶植节能与绿色建筑。我国现行的法律法规对能源、土地、水资源、材料的节约也没有可操作的奖惩方法来强制各方利益主体必须积极参与；而颁发的民用建筑节能管理规定，作为一个部门规章，力度远远不够。虽然已先后颁布实施针对三个气候区的节能50%的设计标准，初步形成了比较完善的民用建筑节能标准体系；但关于建筑节能、节地、节水、节材和环境保护的综合性的标准体系还没有建立。 2.能源价格目前偏低，节能对消费者缺少足够吸引力中国目前能源价格偏低，对中国目前经济条件下的建筑业主来说，建筑后期运营的能耗费用对业主的影响不大，而建造节能建筑的一次性资金高于变通建筑，业主不愿投入，形成建造节能建筑积极性差的局面。 3.施工监管不力及施工验收手段差，缺乏有力的惩罚机制中国虽然建立了相对完整的节能设计规范，但施工质量差，施工验收不严格，使中国的节能建筑数量很少。国家现有的节能建筑规范未能在施工验收阶段严格执行，许多不合标准的建筑也能投入使用，使不达标建筑不断出现。有些建筑节能设计只在报批阶段进行，用以对付审批机构，在建设中为了节约成本完全不与实施，对此缺乏强有力的监管和惩罚机制。 4.公众节能意识不足我国公众的节能、环保意识落后，也是制约中国建筑节能推进的重要原因。公众作为住宅的消费者，意识影响行动，决定了自身对住宅的选择，并进而影响了开发商开发什么样的产品。 公众对节能建筑的意识不足，对节能建筑的需求不强，开发商以市场为导向、以客户为导向，自然在操作中对开发节能建筑也缺乏热情。提高公众节能意识需要政府、媒体、专业机构及社会各方面力量共同努力。 四、欧美国家成功的生态节能政策体系和技术措施 1.美国节能政策的发展美国虽然在建筑节能技术研发推广上并不代表世界先进水平，但在节能政策制定上也有参考借鉴价值。加州在20世纪70年代末就制订发布了本州建筑节能标准，此后，相继在80年代和90年代对标准作了几次修订，直至2001年推出最新版本的标准。加州节能标准分为规定性指标和功能性指标两部分，前者必须强制执行，后者提供达到规定性指标的各种方式和途径。标准的先进性、实用性和指标控制程度的灵活性，激发了设计师、开发商等标准使用者的创新精神，同时也为标准的下一轮修订奠定了基础。 美国还鼓励有条件的州制订本州的节能政策，并要求以多样化的扶持举措，推进建筑节能技术的发展和节能政策的实施。据此，美国住房和城市发展部提供了便于独户住宅翻新或装修时节省能源的高能源效率房屋抵押贷款，并且对于节能建筑还给予税收上的优惠。 2.1德国建筑节能规范的发展脉络德国是一个能源紧缺的国家，能源供应在很大程度上依赖进口。1973年，全球性的石油危机爆发，阿拉伯国家将原油产量降低30%，这直接导致了石油价格的暴涨。这一次爆发的石油危机导致了德国能源政策的改变，并引发了德国建筑节能工作的启动。由于纬度较高，德国冬季较长，建筑供暖耗能成为德国政府着力解决的一个关键领域。多年来，政府通过制定和改进建筑保温技术规范等措施，不断发掘建筑节能的潜力。1976年，德国通过了第一部节能法规EnEG，联邦政府被授权制定建筑物保温、采暖及室内通风设备及工业用水设备所应达到的标准等。1977年，德国第一部建筑节能法规WSVO开始实施，在这个法规里，限制了建筑的外围护结构、热损失量。建筑师在设计建筑物时也必须提供严谨的建筑物能耗计算证书，以证明建筑物满足节能规范的标准。从那时起，德国禁止建设能耗超标的建筑。 1982年，德国政府又将建筑节能标准在以前基础上提高了25%.1995年，公布了新的建筑节能法规WSVO95，在1982年的基础上再次提高了30%，并限制每平米的建筑能耗。2002年2月，德国又实行最新的建筑节能规范EnEV2002.2.2德国最新的建筑节能标准的启示与建筑能耗证书体系德国建筑节能技术的研究与应用，不仅仅是出于经济上利益的考虑，节约能耗费用，也是为了从根本上减少CO2等有害气体排放量，减少全球范围内的温室效应保护人类生存的环境。 新的建筑节能规范EnEV2002，体现了德国最新建筑节能技术研究成果，有很强的实际操作性 这项新的建筑保温节能技术规范的核心思想，是从控制单项建筑维护结构（如外墙、外窗、屋顶）的最低保温隔热指标，转化为对建筑物真正的能量消耗量的控制，达到严格有效的能耗控制。实际操作中，一是实行建筑能耗定量化，建筑能耗证书系统，二是新建住宅必须出具采暖需能耗量和住宅能耗核心值。新建建筑必须出具节能范围所需求的建筑热损失计算，证明建筑每年所需的能量。分项列出所需电能、燃油、燃气、燃煤数量，制成建筑能耗计算表。为什么要建立建筑能耗证书系统呢？买一辆私家汽车，百公里油耗多少厂家有明确的技术资料说明，买冰箱，顾客都要买节能冰箱，厂家也有技术资料说明冰箱每天耗电量，建筑能耗更为可观。住宅每年能耗费用是对使用者一笔巨大开支，建立建筑能耗证书系统对控制建筑能耗是一项非常有效的手段。 2.3规范对具体节能技术体系的引导与控制要求？ 规定建筑最低标准的保温值。节约夏季制冷能耗，控制建筑外墙的热穿透系数的最高允许值。控制建筑的气密性和通风换气量。同时规定住宅要有满足卫生，健康要求的通风换气量，要求有足够的开启扇面积。规定住宅建筑中尽可能避免冷桥构造。改善采暖设备和热水系统要求所有新安装的燃油气炉，必须达到欧共体最新节能环保标准。 中央供暖系统需安装循环水泵，三级以上自动调节装置，以便根据供暖需要提供相应的热水量。采暖管线中央供暖系统的住宅居住区。必须安装相应的自动控制系统，根据外界温度和时间因素影响，而自动调节供暖量以及自动开启和关闭。 室内必须安装温度自动控制装量，以根据温度自动调节和时间变化供暖量。 2.4节能技术研究开发与推广应用的机制为了减少住宅以及所有建筑物的能源消耗量，德国政府和社会采取的措施多种多样，这方面的经验对中国也有借鉴意义：颁布新的节能法规。强化住宅节能技术的基础研究。建立针对明确目标群组的宣传信息和咨询系统。通过宣传咨询使业主、开发商接受采用新型的节能技术。计算机模拟技术和建筑物使用能耗计算方法的深入研究，是生态节能居住区规划和住宅设计的前提条件。加强太阳能技术，太阳能取暖，太阳能发电等技术的研究。国家银行系统提供低息货款，资助节能技术的应用如：UFW银行支持的“十万住宅太阳能发电项目”特别对于低收入社会群体给予较大资助DTA银行支持环保节能措施的项目各州政府的支持计划建筑师低收费老建筑提供节能措施咨询设计。私人企业支持科研和节能应用此方面有：Wuestenrot，Schader，Betelsmann等基金会。 2.5利用税收政策推动建筑节能1998年，德国社民党（SPD）和绿党组成联合政府，开始探索制定更深一层的环保方针政策。1999年，德国开始实行生态环保税收改革目的是降低能耗，鼓励新电源技术的研发，并创造面向未来新就业机会：政府适当的提高了汽油和建筑采暖用油的税率，环境税收改革通过逐步降低雇主和雇员的养老保险金完全退还给纳税人开始进行的。生态税的制定减轻了企业和个人的税收负担，而加强了能源消耗的税收。实行这样一套相当复杂而巧妙的税收政策。达到的效果是大大提高了能源的价格，提高社会各界节约能耗的积极性，促进了各种节能技术的研发应用，同时不增加广大民众的负担。 2.6旧房改造目标：舒适、节能、环保德国除对新建筑实行较高节能标准外，旧房改造工作也推进的有声有色。德国政府设立专门的基金，如KfW基金，用以推动旧房改造工程，以期实现提高建筑舒适度、降低建筑能耗、减少环境污染三大目标。 具体行动上，德国每年投入大量资金用于住宅改造，改造内容包括增加建筑外保温设施，更换高效门窗，替换高能耗的采暖设施，通过这些维护更新方法，使德国的旧房每平米住宅面积减少二氧化碳排放量达到40千克/年，这样的成果得到了各界的肯定，实行旧房改造以来，德国共投入近百亿欧元低息贷款用于此项工作，各种其它形式的帮助也是旧房改造取得成功的因素。 五、舒适节能高品质住宅产品成为中国市场最大需求一方面由于国际国内能源紧张，环境污染日趋严重，迫使中国住宅产业必须走减低能耗、减少污染的道路。 另一方面，中国住宅产业发展迅速，市场与消费者日趋成熟，面对二次、三次置业客户，以及更加理性化的高端客户群体，项目的包装炒作、蒙骗手段、广告推销所带来的效果愈来愈有限，消费者更加注重住宅产品本身的质量。这一点集中体现在对生态绿色人性化的园区环境和舒适节能高品质住宅产品的强烈需求。 六、生态节能建筑的实施技术体系越来越多的发展商开始认识到生态节能建筑的市场价值，但市场上真正能提供设计服务的机构很少，产品厂家单项技术宣传的不少，但缺少针对项目整合而成的实施体系。 1、设计工作要从两个方面展开生态节能建筑的设计要从整体环境规划和单体建筑设计两个方面进行。在整体环境规划中，强调的是建筑与环境的关系，解决建筑与地貌、植被、水土、风向、日照与气候的关系。在单体建筑设计中则主要是通过构造。技术手段创造舒适的室内环境，减少能耗，减少排放。 2、生态绿色建筑整体环境的规划设计要点 对开发用地应进行前期综合评价，包括生态环境、健康安全性、地质、古迹等方面，避开水源保护区和有土壤、空气、电磁等污染的地区。规划设计要保护用地及其周围的自然环境，尽可能保持和利用原有地形，将开挖面积和植被破坏减至最低。保护和尊重人文环境和优良的城市空间机理，尺度。注意水资源的保护和有效利用，包括控制地下水开采量，雨水的收集利用，径流及排放管理，控制硬质的透水铺装面积。注意建筑整体布局、朝向形成较好的日照、风环境等的影响，改善住区小气候，减少热岛现象。便捷多样的交通？限制私人汽车，减少其造成的污染，加强步行交通和公共交通的网络规划。 3节能建筑的设计与高新技术的应用3.1IDP设计模式目前，我国建筑设计中大多采用传统的设计模式，在方案阶段基本上仅有建筑师参与，而后续的设计中，各专业常常各自为政，仅进行一些基本的配合与资料互提，对于生态节能建筑这种对设计要求很高的项目，这样的设计方式显然难以胜任，因为很多技术体系是在方案阶段就应当考虑，否则在后续设计中很难加入，并且要求各专业密切配合。 针对这一现况，五合国际借鉴国外经验，引入了“整合设计”（IDP）这一理念，既在设计的最初方案阶段就有生态节能的专业人员介入，综合考虑规划、建筑、结构、能源系统、暖通等各方面因素，提出初步的生态节能方案，并在后续的设计中综合建筑、规划景观、结构、暖通空调，给排水，建筑电气与楼宇控制，室内设计等各各个专业，通过各专业有机的整和，密切的协作，对建筑自身特点及区域自然资源、环境进行深入分析，根据气候特点和产品需求，综合采用成熟的高新技术及产品，才能形成一整套可行的，适合的，内部有机相连的生态节能体系。 在这一过程很重要的一个环节就是建筑整体能量平衡系统的设计，通过先进的计算机软件系统对未来建筑的室内外热功环境，能量平衡进行模拟计算，为下一步的建筑、构造、暖通等专业的深化设计提供准确的依据。 3.2提高住宅舒适度要从四方面入手无论住在什么样的居室中，人们对室内环境舒适度的要求和标准是基本一致定额，即其热功环境、空气质量与光环境。因此，提高住宅的室内环境舒适度就要从以上四个方面入手。 首先是室内热环境的改善，主要通过控制空气温度、室内物体表面温度、相对湿度以及空气流动速度来实现。这不仅需要采用现代构造技术与材料，精心推敲细部构造设计，达到高标准的住宅外围护结构保温隔热性能，消除冷桥；同时需采用高性能门窗，特别是高性能玻璃产品以采用高性能门窗，特别是高性能玻璃产品以采用高效的采暖制冷系统。 充足的新鲜空气原本是住宅最基本的要求，并不是什么高舒度指标，但由于城市环境与人们生活方式的变化，导致住宅通风成为居住生活舒适度的标准之一。如何满足