聚焦:民用建筑的节能设计

城镇化的发展导致了大量新建建筑的产生,与传统的建筑相比,这些新建成的建筑力求成为绿色建筑,既能满足节能又能确保高质量的居住条件。这有赖于高科技的绿色产品在建筑中的应用以及节能标准的把关。如何确保绿色在民用建筑的真正落实?如何实现节能设计与建筑一体化?本期诚邀行业专家、学者及企业高层为我们解读——民用建筑节能的设计与应用。

许鹏

同济大学教授、博士生导师

中国绿色建筑不低碳
Green buildings in China are not low carbon
当今社会,全国乃至全世界掀起了“低碳”的热潮,低碳建筑、低碳经济、低碳产品及低碳生活等,在这片低碳的狂热中,引人深思,大家到底是在追求低碳呢?还是流于低碳的概念炒作?对于建筑业而言,中国建筑到底是不是低碳建筑?
任何事情,拉上低碳的字样,就必须给出三个指标:一是多低。低碳建筑不同于绿色建筑,低碳建筑是有据可循,需要用数字来说话。碳排放的量是可以用公斤这样的重量单位计量的。二是和谁相比。 低碳是相对于某件高碳的事物而言。对于建筑业,低碳的基线到底在哪里,到底相对谁而言。三是舒适度指标,如果单纯比较碳排放,那么工业文明之前的草棚子不是更低碳?没有照明、采暖、空调,而这样的建筑显然不是低碳建筑。低碳不能拿舒适度作为代价来换取。这样的换取,随着经济的发展,也是不可持续的。
中国建筑业碳排放总量很高,但是人均和单位面积指标都很低。发达国家,单位建筑面积的碳排放指标大约为30 kg/(m2.a),美国和加拿大这样的高消费国家,其单位面积的碳排放数达到了75和50kg/(m2.a)。 而中国的建筑单位建筑面积碳排放中国农村和中国城镇的面积平均建筑能耗分别为9.22 kgce/(m2.a)。分别只有美国的1/7到1/3。人均的碳排放指标就更低,中国农村和中国城镇人均建筑能源分别是350 kgce/(ca.a)、710 kgce/(ca.a),只有美国的1/12和1/7。但这并不意味着中国建筑是低碳建筑。目前现有的住宅建筑运行中碳排放比发达国家较低的情况,并不是建筑本身引起的,而是国人的生活习惯和相对较低的消费水平导致的。
比如中国的长江流域,所谓的夏热冬冷地区,在冬季普遍不采暖。建筑的保温要求也很低。在发达国家,几乎没有任何一个国家会在这样的气候条件下,建筑设计和制造时,不做采暖的考虑。中国人对于夏季空调的要求也不高,通常在最难以忍受的季节里,分房间的短暂开启空调。比起国外恒温的室内要求,要节能很多。中国的建筑设计和管理中,通常不把湿度控制作为要求,即使在设计说明里写,在楼宇的实际运行中,很少有控制湿度的。中国的建筑低碳,至少住宅建筑的低碳,是以牺牲居住人的舒适度换取的,这并不是真正意义的低碳。
 
中国的建筑本身并不低碳。对于发达国家总体而言,在建材准备和建造施工阶段过程中,木质结构、混凝土结构以及砖混结构等住宅类型的平均一次能耗分别为3,300MJ/m2、3,700MJ/m2、 3,500MJ/m2 ;折算成CO2排放量为257.4kg/m2、288.6kg/m2、 273.0kg/m2(注:由于各个国家的能源结构以及建筑材料的生产技术水平的不同,因此我们主要就一次能源的排放进行对比分析。)而中国住宅建筑,制造过程和材料的碳排放与建筑的类型息息相关。其材料的使用量不同,框架结构商业住宅楼的碳排放指数最高,大约在540kg/m2。 其次是框剪结构住宅建筑,大约是487 kg/ m2。全现浇板式住宅建筑和混合结构住宅楼的碳排放指数相对较小,分别在370和360kg/m2左右。 这些结果,和发达国家还是有着显著的差距,国外无论是轻质的结构的住宅还是钢筋混凝土的住宅,其建造碳排放都比中国要来的低。
另外,中国住宅建筑的外墙和窗户的保温性能也比外国建筑要差,即使中国现在全面达标。 实现100%符合建筑规范。其规范要求值也不比发达国家高。
此外,目前很多从业人员和消费者根本不清楚建筑碳排放如何计算,低碳建筑为何物。目前国际上公认的建筑碳排放计算方法,就是全生命周期计算法。整个建筑碳排放共有生命周期五个阶段,分别是前期准备,建材设备准备,建造施工阶段,建筑运行和维护,建筑拆毁各回,各个阶段碳排放量总和为总建筑排放量。低碳建筑,首先必须是个节能的建筑。做不到这点,低碳就无从说起。
以此看来,只有政府制定出建筑碳排放的计算量化标准,生命周期的计算参数,只有这样,低碳才有依可循,而非仅仅留在概念或口号上,才能实现真正意义上的低碳节能建筑。

杨彩霞

中国建筑科学研究院天津分院研发中心副主任  工程师

建筑节能设计推进城市绿色建筑发展
Building energy design promoting the city green building development
为推动新型城镇化的进程,加快转变建筑业发展方式,提高人民生活质量,中国正大规模推进绿色建筑建设,截止到2012年12月份,中国已有接近742个项目获得绿色建筑星级标识,总建筑面积达到7581万平方米,中国绿色建筑发展无论从数量和质量上都达到了一个快速发展期,形成了 “千军万马”推进绿色建筑发展之势。随着绿色建筑的发展,建筑节能的设计尤为重要,降低建筑能耗是实现绿色建筑的关键,下面以夏热冬冷地区的建筑节能设计策略为例进行探讨。
夏热冬冷地区人口密集,经济发达,覆盖长三角、成渝经济区,武汉城市圈和长株潭城市群等几个大的核心城市圈,未来发展势头强劲。随着经济发展和生活水平的提高,夏热冬冷地区为改善人居环境的需要,带来建筑能耗特别是非工业用电的急剧增加。为了缓解能源紧缺的困境,夏热冬冷地区建筑节能势在必行。夏热冬冷地区主要气候特点是夏季闷热,冬季湿冷,夏季最热月平均温度30℃~33℃,相对湿度80%左右,冬季最冷月平均气温0℃~6℃。 结合气候特色,建筑单体节能设计应遵循“被动技术优先、主动技术优化、可再生能源补充、行为节能落实”的原则。
一是被动技术优先。被动式设计优先就是在设计的过程中最大限度地利用自然环境的潜能,一言以蔽之,就是高效地利用有利的自然资源;并有效地回避不利的自然因素。夏热冬冷地区气候比较差,夏季闷热,冬季湿冷,气候潮湿,同时太阳辐射夏强冬弱。针对这些不利条件,可选择做好建筑单体平面设计,围护结构隔热保温,加强自然通风,夏季遮阳等技术。
二是主动技术优化。主动技术主要是设备节能,高效的使用设备是节能关键。夏热冬冷地区空调使用普及,空调系统的优化是主要主动技术手段,采取的节能策略是选用高效的空调设备,按智能控制模式运行,同时做好分项计量和能耗监测。照明部分,节能灯具和智能控制双管齐下。
三是可再生能源补充。在经济合理的前提下,可再生能源只可作为建筑能量来源的补充,目前夏热冬冷地区可采用的常见的可再生能源是光热、光伏、风电、地热,但应用时还应讲究策略,充分利用太阳能光热建筑技术。
四是行为节能落实。中国南方地区居民大量采用分体式空调,可以灵活控制开启和关闭。勤俭的美德使得居民最大限度节省空调开启数量和时间,这种行为方式的节能非常巨大。据统计其能耗仅为发达国家和地区的三分之一,行为节能所起的作用显著。行为节能可以分为个人行为方式和设备使用模式。行为方式上,夏热冬冷地区居民习惯开窗,加强通风换气。使用模式上讲就是改变空调运行的“全时间、全空间”模式为“部分时间、部分空间”模式,合理减少空调运行时间,这个的前提是设备的可控制性,分散式要比集中式易于控制。大型公建,是空调的能耗大户,建立能耗监测平台,有助于我们选择合适的用能方案。

李延钊

绿色建筑工程师

筑博设计股份有限公司

绿色建筑行业现状与未来
Current status and future of Green Building Industry
2012年发展改革委和住房城乡建设部联合出台了绿色建筑行动方案,其中明确规定:“城镇新建建筑严格落实强制性节能标准,‘十二五’期间,完成新建绿色建筑10亿平方米;到2015年末,20%的城镇新建建筑达到绿色建筑标准要求。”
伴随着国家政策的出台,各地政府也纷纷出台了绿色建筑相关政策,其中北京和深圳均要求新建建筑100%实行绿色建筑标准。其余各地也以保障性住房、大型公建强制实施,其余建筑鼓励实施为核心内容的政策。
各地政策的出台为绿色建筑行业的发展提供了空间,一时间,绿色建筑咨询公司如雨后春笋般涌现,绿色建筑行业也在经历了寒冬后迎来了所谓的春天。然而,咨询公司涌现的背后却隐藏着诸多隐患,一些公司仅仅看重眼前利益,盲目追求绿色建筑星级,忽略了项目真实的绿色品质,依靠对照条文、套用模板、增加设备等方式,将绿色咨询变成了套条文加设备的流水线式作业;更严重的是,有些公司为了达到目的,配合甲方弄虚作假,使得绿色建筑变成了伪绿色。作为主导作用的开发商,某些公司绿色意识薄弱,为了迎合国家政策,以绿色为噱头,仅仅增加几套设备,打着绿色的旗子挂羊头卖狗肉,让绿色咨询成了贴金的名片。
国家也逐步意识到目前行业存在的问题,因此在新标准中强调了设计的重要性,强化了运营标识的审核,同时引入打分体制,从而对咨询人员素质要求更高。一批技术实力差,仅以标识为目的的公司将逐步淘汰。行业也将迈入正规。
行业的发展都必将经历前期探索—大规模发展—规范化发展的规律。未来的绿色建筑行业,在经历了大量公司成立的现状后,将逐步趋于理性。未来,行业准入制度的引入将提高绿色建筑的门槛,使得从业人员素质有大幅提升。技术方面,从国家目前鼓励设计院作为申报单位主体可以看出,政策上国家正在引导绿色建筑必将回归到设计本身。伴随着行业的不断进步,从业人员素质的提升,绿色建筑咨询也将由现在的以主动式设备为重点转移到被动式设计上,从而绿色咨询将真正融入到设计中去,成为其中设计的一个环节。让建筑回归本身的“绿色”。
随着国家绿色建筑监管的加强,开发商挂羊头卖狗肉的现象将原形毕露,而开发商通过对绿色建筑认知的提高,将逐步意识到绿色建筑带来的潜在利益。通过运营管理的节约的费用,绿色建筑与常规建筑相比,反而更加的节省成本。在认识到绿色的潜在益处后,相信绿色建筑会迎来真正意义上的春天,而非现在的政策推动下的伪春天。

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