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建筑的節能、綠色與低碳
發布時間:2010.12.16 新聞來源: 瀏覽次數:


  (作者系北京當代投資集團總工程師) 
       如果以1986 我國頒布實施第一部建筑節能法規《民用建筑節能設計標準》為標志,中國的建筑節能工作已經走過25 年的歷程。與這一段歷史對應的是,中國的城市建設和房地產行業以歷史上空前的規模蓬勃發展,在推動國家GDP 高增長的同時也積累了資源、環境、社會等等方面的種種問題。進入新世紀,我國適時提出了轉變經濟增長方式,建設資源節約,環境友好型社會的發展新思路。建筑行業的“節能減排”更成為受到全社會關注的話題,通過大眾媒體的廣泛報道和深入討論,生態住宅,綠色建筑,低碳排放等等專業術語也逐漸為公眾所熟知,節約能源、保護環境、科學發展已經逐步成為全民共識。

        我們還應看到,建筑節能從思想認知統一到產業政策制定,再到技術解決方案是三個層面的課題,它們之間還各有一段距離。其中涉及到的大量理論研究,政策制定,技術推廣工作在我國仍然缺乏系統性、針對性、有效性,甚至一些業內專家也還存在著一些模糊的認識。建筑節能、綠色建筑和低碳建筑在很多人理解中說的是一回事,在媒體上也常常能看到用“節能減排、綠色環保”的標題討論建筑問題。實際上,嚴格意義上的建筑節能、綠色建筑與低碳經濟是不同的課題,他們既有聯系又有區別,明確界定討論的問題對指導具體工作也有重要意義,本文將試圖對三者的關系做一個簡單分析和討論。
 
        一、建筑節能
        節能在許多人看來就是要減少能源消費——“讓電表少走字!”,我國實施的30%,50%,65%遞進的建筑節能標準也給人建筑能耗越來越少的印象。實際上這種理解是存在片面性或是誤區的,建筑節能包括更廣義的目標指向,我們關注的不僅是建筑使用了多少能源,更主要的是要解決能源利用效率的高低。其他行業的節能問題也是一樣,對于中國這樣一個正處在工業化、城市化進程中的國家,在未來相當長一段時間里,中國的能源消費都將會持續增長,尤其是建筑能耗在總體能源消費中的比重還會有所增加,但這并不一定表明我們節能工作的失敗。
        能量的守恒與轉化定律告訴我們:一個孤立系統,如果與外界沒有能量交換,最終的狀態只能是一片寂靜。小到一幢住宅,大到一個國家的經濟,如果沒有源源不斷的能源供給都是不可能正常運轉的。實際上地球上蘊藏的各種形式能源也足以滿足人類社會發展對能源的需求,“能源枯竭說”在科學界基本上是被否定的。我們遇到的真正困境是由于化石燃料的大規模開采使用,造成極為嚴重的環境問題,反而危及到人類的生存和發展。
        解決這個問題的途徑有兩個,第一就是發展清潔能源,用清潔能源替代化石燃料,包括消除化石燃料污染的碳捕獲-碳儲藏(CCS)技術等。極端的說如果我們能夠實現大規模的廉價生產清潔能源,就可以解決人類面臨的經濟、社會、環境、氣候變化等等絕大多數問題,可惜這還是一個相當遙遠的事情。
        第二個途徑就是提高能源利用效率,這正是建筑節能的意義所在。迄今為止我們所使用幾乎所有耗能設備都還沒達到理論上的效率極限,也就是說,隨著技術的進步,各種機器設備、工藝過程、運輸工具、照明器材等等都存在著提高能源利用(轉化)效率的可能。通過提高能效,我們可以在維持經濟持續發展,生活水平不斷改善的前提下,減緩甚至制止能源消費的過渡增長,從而達到“節能減排”的目的,在這方面,建筑節能確實有著極大的潛力。建筑運行中所需能源中的很大一部分是低溫熱能,諸如采暖、制冷和生活熱水等能源需求,這種低品位能源在其他行業難以利用,例如我們很難想象用60 度熱水蘊含的能量去開動一輛汽車,但用在建筑系統卻非常合適。所以從能源的梯級利用的思路出發,在更大的尺度上規劃能源方案,有利于進一步提升能源利用的總效率。
        不少發達國家已經提出甚至實現了建筑能耗絕對總量的逐步降低,但是中國的現實國情不能與其簡單類比。達到富裕水平的發達國家早已完成了工業化、城市化進程,人口接近零增長;居住面積和住宅設施標準已經普遍達到舒適健康的要求,住房建設處在簡單更新的狀態。在這樣的前提下,通過先進節能技術和可再生能源-建筑一體化的應用,可以實現建筑能耗總量的下降。
        而在中國的情況則有所不同,一是中國當前的住房舒適標準偏低,夏熱冬冷地區的住房普遍不設采暖設備,普通住宅很少有生活熱水供應,多層住宅樓通常沒有電梯等等。隨著經濟發展,人民生活水平的提高,中國住宅的設施標準必然逐步提高,相應的單位面積建筑能耗也會有所增加。第二,中國的城市化進程還將持續20 年或更長的時間,城市住房的總量和保有量勢必會相應的持續增長;基于改善性的需求,城市人均住房面積也會繼續增加,這同樣會導致建筑總能耗的增加。這也就是我們說的,中國住房建設尚處在脫困型、改善型階段,遠還未達到舒適型、享樂型階段。
        所有這些因素使得中國的建筑能耗在未來相當長一段時間,不論是能耗總量還是單位面積強度都有可能繼續增長,現在就提出建筑總能耗要減少多少億噸標準煤的指標是不切合實際的。我們的目標應該是通過強化政策法規的完善、執行,大力推廣應用各種建筑節能技術,提高能源利用效率,遏制我國建筑行業建造與運行能耗的過快增長。一個擺脫了貧困生活的中國家庭,從人均居住面積5 平米的棚戶區搬進人均20 平米的新房,冬天有暖氣供應,每天能夠洗上熱水澡,家里還第一次安裝了空調,他家電表走的字肯定會比以前多,但這不代表他的新家不是節能建筑。
 
        二、綠色建筑
        世界各國對于綠色建筑的解釋各有不同,如果要找到一個高度概括的詞來表達它的科學定義,可持續建筑(Sustainable Building)可能是更準確的表述。也有學者將生態建筑視為綠色建筑的同義語,但從嚴格意義上的生態學角度講,“生態建筑”本身仍是一個有疑問的命題,因為生態學的本意是觀察和描述自然界生物群落和他們賴以生存的地理、氣候環境,而不是要干預或是人工構建生態系統。
        無論我們如何定義,顯然綠色建筑所包含的內容要比建筑節能廣泛得多。我國在2006年頒布實施的《綠色建筑評價標準》就明確了節能、節地、節水、節材,保護環境五個方面的綠色建筑特征指標和技術要求,應該說頗具中國特色。同樣,世界其他國家的綠色建筑評價體系包含的具體內容、要求、權重、評價方法雖然不盡相同,但無一例外也都會強調建設項目的環境影響評價,對環境的負荷越小,建筑也就越“綠色”,可以說綠色建筑的核心理念就是環境友好:人造的建筑物在何種尺度內,與自然環境能否構成一個可循環,可持續的依存關系。由此也可以認為,綠色建筑標準中的“保護環境”是一個有些牽強的說法,因為除了一些特定的修復環境的工程項目外,一般建設項目最多不過是能夠追求盡可能降低對生態環境的負面影響。
        建筑節能是綠色建筑的重要組成部分,低能耗往往是構成各類型綠色建筑最主要的特征,而且對于一般民用建筑,保溫隔熱的低能耗圍護結構體系還是實現室內環境舒適度的基礎。低能耗也意味著更少的污染污染物排放,可以說,節能是綠色建筑的必要條件。
在一些歐洲國家的綠色建筑評價體系中,近年來更加入了社會、人文的評價內容,這與我國建設和諧社會的發展思想有些不謀而合。的確,提倡有節制的消費理念,鼓勵自然健康的生活方式是非常有效而且是零成本的節能環保措施,而這些理念都可以通過綠色的社區規劃和建筑設計來宣示、引導、鼓勵和實現。
        綠色建筑認證體系在世界各國都是一個自愿實施的先進建筑系統,政府通常可以采用財政、稅收的傾斜政策鼓勵開發企業參與綠色建筑的實踐。而真正推動、普及綠色建筑的動力是來自公眾環境意識的覺醒和規范有序的市場環境。將綠色建筑作為參與項目投標的條件也是各國常有的作法,美國聯邦政府投資建造的學校、醫院、圖書館、政府辦公樓等公共建筑往往會明確要求達到LEED 認證標準,這對商業開發市場的建筑節能,綠色建筑發展起到了正面引導作用,值得我們借鑒。
        現在有一種呼聲要求用行政法規強制推行綠色建筑認證,相信持這種意見的人初衷是好的,期望綠色建筑在中國得到更快地普及發展,但這樣做的實際效果只會適得其反。建設工程強制標準代表了這一行業的市場準入門檻,側重對社會公眾利益和消費者個人安全、健康的保護;而綠色建筑認證體系強調參與者對環境的關注和承諾,是企業社會責任的體現,它的內容、條文要求應該比強制法規更廣泛,更全面,更嚴格,以代表設計理論和建筑技術未來的發展趨勢,這樣才能夠起到探索方向,引導市場的作用,二者不應混為一談。即使是政府的投資建設項目設置了綠色建筑認證達標要求,也應該在招標過程中保證公平的商業競爭規則。這樣才是真正有利于綠色建筑發展的政策環境。
 
        三、低碳建筑
        去年哥本哈根氣候大會以后,低碳經濟在國內迅速變成了一個熱點詞匯,更有專家引申出低碳城市、低碳社區、低碳建筑、低碳生活等等新概念,似乎所有節能問題、環境問題、城市問題都可以或是需要用“低碳”來重新定義。
        我們知道,“低碳經濟”是英國政府對世界經濟發展模式創新的重要貢獻,是應對氣候變化與經濟社會發展矛盾的戰略路線圖,自2003 年提出后,迅速為學術界和世界各國政府所認同,現在已經成為公認的可持續發展宏觀經濟模型。
        氣候變化無疑是人類目前面臨最緊迫的全球性問題之一,被科學界普遍接受的一個警示是:溫室效應是全球氣候變暖的主要原因,如果平均氣溫升高超過2 攝氏度,地球生態環境將發生不可逆轉的災難性變化,遏制大氣中溫室氣體的增加被認為是制止氣候變暖的唯一有效措施。
        大氣中的一部分溫室氣體是人類經濟活動的產物,其中最主要的就是由于人類開采燃燒化石燃料而排放的二氧化碳,全球每年高達300 億噸以上,地球上的森林、海洋已經無法吸收、轉化、存儲這么多的二氧化碳,從而造成了大氣中的溫室氣體逐年增加,溫室效應逐漸加劇。可見“低碳”首先是針對氣候變化問題,核心是降低煤炭、石油等化石燃料的消費增長。發展風電、光伏發電等可再生能源,核能發電,增加森林覆蓋率,CCS 技術等都被認為是有效的途徑和手段;同樣提高能效,節約能源也是緩解碳排放增加的主要措施,從這個意義上講,建筑節能與低碳確實是有聯系的。
        但我們仍不能將二者簡單的等同,因為建筑物并不直接排放二氧化碳(用燃氣灶燒水做飯的時候會有一些),但它在建造和運行過程中會有各種形式的能源消耗,與之相關的碳排放大部分會發生在建材生產廠,供熱廠、發電廠等等地方,可見“建筑物”或者說“建筑節能”與碳排放不是直接的因果關系。是否需要,如何把建筑的性能評價與碳排放聯系起來仍是一個值得探討的問題。
        近來“零碳建筑”“碳中和建筑”也是業內常常討論的熱點話題,細看對它下的定義,可以發現它和“零能耗建筑”概念沒有什么本質區別。受熱力學定律的限定,世界上任何一座“零碳建筑”或是“零能耗建筑”都一定要附帶可再生能源生產裝置,不論是太陽能集熱器、光伏電池,還是發電風車或是沼氣發生器等等,否則這座建筑是無法運行使用的。我能想到的唯一反例是地處北極的挪威國家生物種質庫,它在建成之后就幾乎不再耗能,只需要寒冷黑暗的環境保護植物種子的發芽能力,但畢竟這只是一個特例。
零能耗建筑不僅是造價昂貴,而且一般需要更大的占地空間實現能源循環。中國的土地資源狀況決定了在現階段,我們的城市居住形態只能是以高密度集合住宅為主,這樣的建筑形式很難有足夠的空間采集、利用可再生能源。所以要求一般建筑實現零能耗、零碳排放顯然不切實際,我們應該針對中國的具體國情制定綠色建筑發展策略。
        我們現在看到有國內研究機構已經編制出低碳建筑的評價方法,這種與時俱進的探索精神是非常可喜的,低碳問題應該得到充分關注,我們也需要針對氣候變化對經濟建設、社會發展的挑戰思考新的對策。只是科學問題需要嚴謹的科學方法,我們不必為追趕潮流而去發明新名詞,新概念,新理論,新方法。
        溫家寶總理在哥本哈根氣候大會上代表中國政府做出了中國為應對氣候變化的減排承諾:到2020 年,中國單位GDP 的碳排放強度降低40-45%。盡管有一些發達國家認為這一承諾不具約束力和可執行性,但公正的說這種承諾是符合中國的發展狀況的,同時也是很有挑戰性的目標。
        中國經濟如果保持8%的增長率,到2020 年GDP 總量還會增加約1.2 倍,碳排放強度降低40-45% 意味著我們要在能源消費只能增加30% 的條件下支撐經濟規模的成倍增長。盡管可再生能源的商業化生產可以增加一定比例的能源供給,但在現階段,風電、核電、光伏發電等新能源的綜合投資成本還是成倍高于火電,發展新能源產業需要先進技術和巨額投資,所有這些都有可能成為中國經濟發展的制約因素。節約能源、提高能效則是更直接,更具體,更有效的對策和措施。
        概括的講:建筑節能是能效問題;綠色建筑關注環境的可持續;低碳經濟源于應對氣候變化;所有這些問題都與建筑密切相關。建筑與城市是文明的載體,建設行業是國民經濟中的耗能大戶,我們今天建造的房屋、社區、城市會存在幾十甚至上百年,成果和遺憾都會留給我們的子孫后代,作為業內人士我們有責任全力以赴,勤勉工作。

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