• 建筑节能如一场无声革命,正悄悄靠近我们的生活!
  •   来源:界面
  • 2016-05-19

建筑节能,在发达国家最初为减少建筑中能量的散失,普遍称为“提高建筑中的能源利用率”,在保证提高建筑舒适性的条件下,合理使用能源,不断提高能源利用效率。建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,增大室内外能量交换热阻,以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗。

  据了解,在最近25年以上的时间里,建筑业的生产率在降低,创新率低,而今天,这一趋势正在被深刻地扭转。从1960年代末到21世纪初,建筑业生产率的这一相对下降趋势,在美国等一些国家很明显。最近15年来,许多发达国家的政府已努力解决这一问题。它们采取一些战略来促进建筑业的创新,提升其生产率。

  有活力的创新

  在这些战略中,信息科技的推广发挥了关键作用。例如,建筑信息模型(简称BIM)可以实现设计、建筑和维修的最优化,日益成为所有公共建筑合同的法定要求。近年来,在建筑行业,对创新的理解和创新推广机制,都取得了明显的大进步,并为制定更有效的公共政策提供了支持。同时,在这些进步的基础上,建筑企业已走向更大程度的整合,并以不同的力度增加了研发投资。

  尽管该趋势出现地较晚,但已开始为大众所知悉,反过来又提升了对创新的需求,提升了建筑和维修行业的业绩,尤其是在能源领域。法国最近进行了一次调查:哪种职业最具创新性。建筑业工程师排名第五,建筑师排名第七。

  就用户的选择标准而言,该趋势使用户对舒适的需求不断提升,如在视觉、保暖、听觉、空气质量等方面。除了传统的质量要求、施工期限、全行业竞争性标准之外,这些新需求也开始影响企业。一些能快速提升舒适度的创新是可理解、可衡量、有保障的,由于终端用户在决策链上的发言权不断提升,这些创新的普及进一步加速。

  节能表现

  当然,在节能表现方面,对创新的需求也在飞速上升,节能成效显著。近年来已有很多创新,带来了能效的明显提升,尤其是在隔热领域。

  在短短十年时间里,玻璃棉的隔热效果就增强了20%,同时还能最大程度地确保健康与环保。

  但实现能效的方式并不仅仅是使用最好的隔热技术。建筑材料的物理特性,系统与自动控制的结构,以及活性系统,都也起了一定的作用。在这些领域,研究都很活跃。例如,在法国现行的热工制度(RT2012)中,空气密封和热桥断路器是强制性要求。该制度推动使用日益复杂的涂层系统或隔膜。良好的密封有助于减少热能损失,使住宅微循环空气置换系统(VMC)的效果最大化,控制室内空气质量,并通过消除冷凝风险来保护建筑内部。解决方案包括墙面和屋顶的防水隔膜(具有湿度调节特性),以及针对砖石墙面的内部石膏技术涂层。

  越来越大的玻璃墙面的使用,也降低了照明需求,同时提升了视觉舒适度,减少了热能损失。最新一代的三层玻璃的热透射率,要比普通的双层玻璃低四倍,而后者只不过是15年前才进入市场的。美国赛智公司(Sage)研发的电致变色玻璃,允许用户通过一个简单的电动控制设施来调节色彩,将吸收的太阳能最大化,并显著降低对空调的需求。

  这些科技的推广和发展将为小型能效建筑带来显著的节能效果,这些建筑存在于多数欧洲国家。法国建筑业也不例外,一些数据有助于我们理解这一点。在法国,建筑业占各行业最终能耗的44%,而建筑业70%的能耗是用于制暖方面,目前为止居住性建筑在这方面的比例更大。居住建筑的平均能耗较高,约为每年每平方米274度。相比而言,RT2012要求中低海拔地区新住宅的能耗不能超过每年每平方米50度。这个上限表示的是初级能耗而非最终能耗。最终能耗是指用户可以使用的能量。初级能耗是指产生最终能耗所需要的能量。按照惯用的能耗计算方式,由于生产、处理、运输与储存过程中会产生的损失,对电能来说,1度的最终能耗等于2.58度的初级能耗,对天然气、制暖系统、木材等其他能源方式而言,1度的最终能耗等于1度的初级能耗。

  对建筑业在节能方面的不佳表现而言,独栋房屋的数量不是唯一的因素——独栋房屋的节能效果系统性地低于集中式房屋群。巴黎住房的能耗强度相当于全国平均水平,45%的住房(530万套中的210万套)属于能效最低的级别(E、F和G级)。但独栋房屋的比例只占27%,而全国城市区的平均水平是56%。同时,巴黎房屋的平均面积也显著低于全国平均水平。巴黎住房节能表现不佳的主要原因是,新建筑的更新速度显著低于全国平均水平,建筑翻修率也低。除这两个因素外,1950-1980年法国修建的公共建筑,有近40%是在大巴黎地区。那段时期最常用的建筑方式(钢筋混凝土框架结构、巨大的玻璃表面和单层玻璃)的能耗强度极高。

  显著节能的潜力

  鉴于欧洲建筑的现状和今天已有的科技的力量,根据法国RT2012标准建造的能耗强度不高的标准住宅建筑的隔热系统,可以将制暖成本降到目前的1/10。如果是用2005年实施的RT2012的前一版,也可以降到1/3。如果RT2005的要求在全欧洲范围内实行,可实现的节能将为41.868千兆焦耳,相当于5亿吨石油,等于法国和德国初级能耗的总和!

  实现这样的节能很难吗?要评估此事,我们最好是以1960年代南锡修建的一栋F级能效的房屋为例。这种房屋目前占法国房屋的30%。用一种最新的燃油驱动的制暖器,这栋房屋的年平均取暖费为3300欧元。在居住区,最划算、效果最好的短期干预措施是改善建筑外壳的节能表现,这栋房屋也不例外。作为第一步,可以实施一套简单工程,进行顶楼隔热和外部隔热,装双层玻璃,设置单向流动的VMC系统,需花费约1万欧元,而这可以将房屋的能效提升到C级,将取暖费减半。即使不考虑给房屋带来的增值,这笔投资也能在七年内回本。如果同时实施其他工程,如整修或有计划的扩展,回报率将会更高。利用可变利率贷款,这样的改进将立竿见影地为房主节省现金。

  正是由于这显著的节约潜力和高度的社会经济效益,近年来大多数发达国家都已经提高了建筑工程的能效标准要求。

   根据“世界绿色建筑委员会”(一个为推广可持续性建筑而成立的建筑业者联盟)订立的目标,为了将全球变暖效应控制在2摄氏度的范围内,建筑业应在2050年前将二氧化碳排放减少到840亿吨。从全球视角来看,上述举措代表着为实现这一目标而做出的有效努力。

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