建筑節(jié)能問題

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建筑節(jié)能問題

一、舉世矚目的世界能源形勢

二十世紀(jì)以來,世界能源消耗的增長,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人口增長的速度。1900至1975年,全世界人口由15.71億增加到40.45億,增長1.5倍,而同一時期能源消耗由7.75億噸增加到85.7億噸標(biāo)準(zhǔn)燃料,增加10倍。由此可見,本世紀(jì)能源的消耗十分驚人,已造成世界能源的逐漸枯竭,以及各國能源供應(yīng)的短缺狀況。據(jù)1978年在土耳其召開的世界能源會議報導(dǎo):世界化石燃料的經(jīng)濟(jì)可采儲量約為7300億噸(折合標(biāo)準(zhǔn)煤炭)。按現(xiàn)在的開采技術(shù)水平,煤只能用200午,石油30余年,天然氣50年。常規(guī)能源很快會枯竭。

我國的能源形勢怎樣呢?從儲量來看,煤、油、氣、水力等常規(guī)能源資源很豐富;從開采量看,近年來已達(dá)6億噸標(biāo)煤,占世界第四位,而消費量也近6億噸,占世界第三位。我國能源消費量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美俄等國,但每人平均能源消費量卻很低,僅為0.6噸,美國是8.1噸,日本是3.6噸,比世界平均水平還低二倍。另一個差距是能源的有效利用率問題,我國的有效利用率僅占28%,而西歐國家為40%,美國為51%。由于利用率低的原因,我國消耗一噸能源所創(chuàng)造的國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值為308美元,而美國是664美元,日本是1299美元。總的來說,我國的能源供求一直是相當(dāng)緊張的,能源缺口很大。嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。

可見,整個世界的能源形勢是很緊張的。但究竟怎樣解決能源短缺問題呢?各國認(rèn)為,根本的途徑是開源節(jié)流。除增加能源生產(chǎn)和開發(fā)新能源以外,就目前來講,節(jié)約能源是解決當(dāng)前世界能源的首要任務(wù)。因為各國都不同程度地存在著能源浪費的現(xiàn)象,尤其是我國浪費更為嚴(yán)重。國外把節(jié)約下來的能源稱為煤、石油、天然氣、核能之外的第五種能源??梢姽?jié)能的重要性。但是,在各行各業(yè)的節(jié)能中建筑節(jié)能占據(jù)什么地位呢?

二、建筑節(jié)能的重要性

談建筑節(jié)能的重要性,首先要搞清楚建筑用能包括哪些范圍。這個問題不搞清楚,就無從著手建筑節(jié)能工作。有些人往往把建筑用能局限于建筑業(yè)的建造用能,甚至更局限于施工用能。另外,由于建筑業(yè)是一個綜合性的部門,它的大量用能(如生產(chǎn)各種工程、裝修材料和設(shè)備器具的能耗)均被肢解于其他工業(yè)部門的能耗中,成為“無形”的耗能,致使建筑業(yè)被排入“小戶”的用能之列,往往容易被人忽視。

什么算是建筑用能呢?國外認(rèn)為,建筑的總的能源消費量,用公式表示為:

T=A+B+C+D–E

A:為構(gòu)成建筑物的各種資材(工程材料、裝修材料等)、設(shè)備(機(jī)器、器具等)的生產(chǎn)制造、加工、搬運等消費的能量,簡稱建筑生產(chǎn)用能;

B:為建筑物建設(shè)時資材、機(jī)器、器具的裝配、安裝等施工過程中消費的能量,筒稱建筑施工用能;

C:為建筑物日常使用過程中采暖、制冷、空調(diào)、照明、烹任、家用電器用能,以及維修管理用能,筒稱建筑日常運轉(zhuǎn)用能;

D:為建筑物因老化陳朽需拆除所耗能量,筒稱為建筑解體用能;

E:為建筑物拆除后,資材、機(jī)器設(shè)備的再利用,對生產(chǎn)用能來說,起到節(jié)能的效用.

如果把建筑物的使用年限稱為L,則在使用年限內(nèi)建筑物每年的總耗能可列為:

T'=(A+B+C+D–E)/L

筒單說,建筑的總能耗應(yīng)包括生產(chǎn)用能、施工用能、日常用能和拆除用能等方面。在這些能耗中,以日常用能(C)最大,生產(chǎn)用能(A)次之,施工用能(B)位三,拆除用能(D)最小。但彼此之間耗能比例又如何呢?由于建筑物的規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備條件、使用年限不同而差別很大,所以很難提出精確的、絕對的定量值,但可舉幾例說明大致的能耗比例關(guān)系。

美國對芝加哥的一幢三層38000平米的鋼結(jié)構(gòu)公共建筑物作了能耗分析,結(jié)果是生產(chǎn)耗能為4.24年的日常運轉(zhuǎn)耗能量;施工耗能為1.86年的日常運轉(zhuǎn)耗能量??偨ㄔ煊媚埽ˋ+B)為6.12年的日常運轉(zhuǎn)耗能量。如果這幢樓房的使用年限是60年,則建造耗能量將占整個建筑物耗能量的十分之一。英國對使用年限是為60年的典型磚結(jié)構(gòu)公寓作了能耗分析:不做保溫隔熱時,建筑耗能量為5.1年的日常運轉(zhuǎn)耗能量;做保溫隔熱時,建造耗能量為7.4年的日常耗能量。瑞典對一棟使用年限為40年的居住建筑作了能耗分析:生產(chǎn)耗能量約占總耗能量的4%,施工耗能量占2.5%,而建筑物的日常耗能量則高達(dá)93.5%。

由上述諸例可見,建造耗能量與日常耗能量之比,約在1:9或2:8左右(僅為參考性的分析)。所以,各國把建筑節(jié)能的重點,放在建筑物日常運轉(zhuǎn)耗能上面。

那末,建筑能源的消費量究竟有多少,它占一個國家總能源消費量的比例有多大呢?我們通過歐美十二國1975年的統(tǒng)計(這些國家的能源消費量約占全世界一半以上)可以看到,民生耗能量約占總耗能量的1/3左右。所謂民生耗能量,主要指各類建筑物(住宅與公共建筑物等)的日常使用耗能量。在民生耗能量中,采暖耗能量最大。根據(jù)歐美十國綜合統(tǒng)計,每套住宅建筑面積平均為109平米,平均年耗能量折標(biāo)準(zhǔn)煤4噸,其中采暖、空調(diào)占65%,供熱水占15%,照明、電視占14%,烹飪、洗衣占6%。按此計算,采暖空調(diào)每平米年耗能折標(biāo)準(zhǔn)煤23.8公斤??梢姴膳敲裆?jié)能重點。

如前所述,建筑的總用能不僅包括建筑物的日常用能(即民生用能),還包括其他方面的用能。也就是說,工業(yè)、運輸?shù)挠媚苤?,建筑用能也占有一定的?shù)量。據(jù)日本1978年報導(dǎo):日本建筑業(yè)的施工耗能量僅占日本總耗能量的1%。但是,占總耗能量20%的鋼鐵工業(yè)中,有20%的鋼材用于建筑業(yè);占總耗能量4%的水泥工業(yè)中,有一半以上用于建筑業(yè);占總耗能量12%的運輸業(yè)中,也有相當(dāng)比例用于建筑業(yè)??紤]這些耗能量,估計日本建筑業(yè)的建造耗能量(A+B+D)約占全國總耗能量的10%。如果再加上20%的民生耗能量,則建筑物每年的直接耗能約為全國耗能量的30%。而歐美國家的比例數(shù)更高。

我國的建筑能源消費量還缺乏系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。據(jù)1978年統(tǒng)計資料,我國民生耗能量約占總耗能量的17.66%,低于歐美國家,而且主要能耗是生活用煤(采暖和廚房炊事等),與先進(jìn)國家的煤氣化、電氣化的日常用能相比,差距很大。但是,我國的耗能指標(biāo)并不比國外低,如我國北京地區(qū)住宅每平米每年4個月采暖耗能折標(biāo)準(zhǔn)煤18--20公斤(歐美采暖空調(diào)每年耗能23.8公斤);我國非采暖住宅,每戶每年用小煤爐做飯,耗煤在400公斤以上,而北美西歐每戶廚房年耗能量相當(dāng)于240公斤標(biāo)準(zhǔn)煤??梢娢覈茉蠢寐手汀>烤刮覈ㄖ锖哪苷既珖偤哪艿谋壤啻?,有人估計不低于1/4,我認(rèn)為也差不多這個數(shù)字。

縱觀國內(nèi)外建筑消費能源的狀況,可以認(rèn)為,在能源消費的絕對比例值上,建筑的總耗能量大于任何部門的耗能量,而且隨著生活水平的不斷提高,它的耗能比例有增無減。因此,在當(dāng)前能源緊張的形勢下,各國都普遍重視建筑節(jié)能工作,對建筑工作者賦予了做好節(jié)能工作的重任,制定了一系列建筑節(jié)能政策,采取了多種建筑節(jié)能技術(shù)措施。

三、各國建筑節(jié)能的政策措施

由于各國能源的消費狀況和水平不同,各國制定的節(jié)能政策的出發(fā)點也各不相同。美國的民生耗能率高達(dá)消耗量的1/3,絕大部分是消費在建筑物上。可是,美國長期以來建筑物本身的設(shè)計和設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計,根本不考慮節(jié)能問題,致使建筑物在使用中造成很大浪費。所以美國非常重視建筑物的節(jié)能。鑒于這種情況,美國的節(jié)能政策是:從國家的立場出發(fā),限制全民能源消費量,對各類建筑物提出強(qiáng)制性的耗能標(biāo)準(zhǔn),以取得節(jié)能效果。日本是另一個典型,民生耗能量僅占總耗能量的1/5,居住環(huán)境條件低于歐美國家。因此,它所制定的節(jié)能政策是:以較少的能量消耗獲取舒適的居住環(huán)境條件。也就是說,既要節(jié)能,又要不斷提高人民的居住環(huán)境水平。主張在消耗能源的階段防止能源的浪費,并采取措施盡可能有效地使用能源,而并不是采取定量分配制那種把耗能量控制在一定范圍內(nèi)的限制性的措施。這種制定節(jié)能政策的觀點正好與美國相反。我認(rèn)為,它對我國制定節(jié)能政策很有參考意義。因為,從我國經(jīng)濟(jì)條件出發(fā),在今后一段時間內(nèi),提高建筑居住環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的可能性不大,但是,象過去那種一搞增產(chǎn)節(jié)約運動,就降低房屋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的做法,應(yīng)引以為戒。我國建筑節(jié)能的基本途徑,應(yīng)當(dāng)是提高能源利用效率,減少能源損失,在不增加或少增加投資的情況下,改善人民的居住環(huán)境條件。

盡管各國制定節(jié)能政策的出發(fā)點不同,但采取的節(jié)能政策措施大致可歸納為以下幾個共同點,對我國頗有參考價值。

1.建立完善的建筑節(jié)能管理體制

許多國家認(rèn)為,建立完善的能源管理體制是解決一個國家能源問題的關(guān)鍵。日本是體制搞的較完善的國家,特別是從上至下建立了一套能源管理機(jī)構(gòu)和咨詢機(jī)構(gòu)。政府內(nèi)閣一級有“省能省資源對策推進(jìn)會議”,議長由首相府總務(wù)長官擔(dān)任,會議成員由政府各有關(guān)部門負(fù)責(zé)人及學(xué)者專家參加,該會議負(fù)責(zé)討論審定能源政策、法令制度。政府部一級有通產(chǎn)省下設(shè)的資源能源廳,它是主管全國的能源工作,負(fù)責(zé)組織制定能源的長遠(yuǎn)規(guī)劃和方針政策,并在資源能源廳內(nèi)設(shè)有咨詢參謀機(jī)構(gòu)“綜合能源調(diào)查會”,由有關(guān)財團(tuán),商社負(fù)責(zé)人和專家參加,組織調(diào)查和討論修改國內(nèi)能源政策問題,向政府提出建議。再從日本的建筑節(jié)能體制上看,一是在資源能源廳內(nèi)成立“隔熱材料節(jié)能制度研究委員會”、“節(jié)能建材和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)查委員會”等機(jī)構(gòu),專門研究建筑節(jié)能問題;二是在建設(shè)省設(shè)立“住宅節(jié)能研究會”、“建筑節(jié)能交流會”、“節(jié)能住宅體系開發(fā)機(jī)構(gòu)”、“建筑物節(jié)能對策推進(jìn)方針”會議等,進(jìn)行研究建筑節(jié)能政策和技術(shù)措施。另外,在資源能源廳下,設(shè)立一個半官方的全國性民間組織“節(jié)能中心”,主要任務(wù)是總結(jié)交流節(jié)能工作經(jīng)驗,對中小企業(yè)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)能源管理人員,起節(jié)能技術(shù)情報中心的作用。民間的建設(shè)公司、設(shè)計公司、設(shè)計事務(wù)所等企業(yè),在參加政府有關(guān)節(jié)能活動的同時,還獨立進(jìn)行節(jié)能技術(shù)開發(fā)工作。日本這種自上而下、一環(huán)扣一環(huán)的節(jié)能管理體制,對我國建筑部門搞建筑節(jié)能管理是很有參考價值的。

美國也建立了一套能源管理體制。有一點值得參考:美國的建筑節(jié)能研究工作,是以國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)研究所為主,組織美國原子能研究所、宇航研究所等科學(xué)研究實力雄厚的單位,根據(jù)國家能源形勢的需要,將其設(shè)施、人員以及基礎(chǔ)研究資料迅速轉(zhuǎn)向建筑節(jié)能研究工作。美國把這類稱為“技術(shù)轉(zhuǎn)換”(TechnologyTransfer),這種在不花費投資、設(shè)備、人員的條件下,迅速取得適應(yīng)當(dāng)前需要的科研成果的做法,是很值得我們參考的。

2.制定建筑節(jié)能立法

以法律的形式保證節(jié)能工作的順利進(jìn)行,這是各國制定節(jié)能立法的基本思想。許多國家不僅制定國家節(jié)能大法,還專門制定了一系列建筑節(jié)能法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等法律文件,從而取得良好的節(jié)能效果。值得一提的是,日本制定建筑節(jié)能立法的指導(dǎo)思想很有特點。政府頒布這些法律條文的目的是,國家要求建筑業(yè)主能自主地搞節(jié)能,具體說不是通過法律來對實施節(jié)能化的各種設(shè)計、施工方法加以限制或硬性規(guī)定,而是規(guī)定一種判斷標(biāo)準(zhǔn),由建筑業(yè)主自主地去搞節(jié)能型建筑。政府規(guī)定以“熱損失系數(shù)”作為判斷建筑物節(jié)能性的標(biāo)準(zhǔn)。所謂熱損失系數(shù),就是住宅的室內(nèi)外溫度差為一度時,從住宅內(nèi)部通過屋頂、墻壁、地板、窗戶等傳熱而損失的熱量,以及由于自然通風(fēng)而損失的熱量之和。是以住宅建筑面積每平方米換算而得的數(shù)值,也就是說,住宅每平方米建筑面積在一小時內(nèi)室內(nèi)比室外氣溫每提高一度所耗費的熱量。根據(jù)這個判斷原則,制定了有關(guān)能源使用合理化的建筑業(yè)主判斷標(biāo)準(zhǔn)。

3.采取經(jīng)濟(jì)手段支持建筑節(jié)能

許多國家的經(jīng)驗證明,為使節(jié)能工作在全國范圍內(nèi)迅速地開展,必須對采取節(jié)能措施的企業(yè)、個人給予經(jīng)費補(bǔ)助、貸款、減免稅率等經(jīng)濟(jì)支持。在這方面美國做得比較突出。美國在1978年頒布的“能源政策法”中,詳盡地規(guī)定了建筑節(jié)能的經(jīng)濟(jì)支持問題。基本做法是:為支持州一級地方政府開展節(jié)能工作(能源調(diào)查、執(zhí)行國家能源計劃等)給予補(bǔ)助費;對低收入者實行住宅隔熱措施給予補(bǔ)助金;對中等以下收入者提供低利貸款(利息補(bǔ)助);對中等以上收入者提供一般貸款(無利息補(bǔ)助);對于采用新能源設(shè)施者(太陽能利用等)給予貸款;對于采取隔熱保溫措施的住宅,實行隔熱設(shè)施的稅額扣除(免稅)制度等等。許多國家為保證這項工作的順利開展,均設(shè)置相應(yīng)的專門金融機(jī)構(gòu)。

除采取經(jīng)濟(jì)支援措施以外,一些國家還采取經(jīng)濟(jì)懲罰的辦法。如德國“關(guān)于新建筑物節(jié)能法”于1976年7月生效后,要求新建筑物必須做隔熱保溫,違反此法律者,條文中規(guī)定款5馬克。

4.以保溫隔熱為主開展節(jié)能工作

歐美各國一致認(rèn)為,在實行建筑節(jié)能的各項措施中,保溫隔熱是最主要的節(jié)能措施。認(rèn)為“保溫隔熱是最顯而易見和最有效的途徑”,“是防止建筑物熱損失的最經(jīng)濟(jì)有效的措施”。所以,有些國家以法律的形式頒布“建筑物節(jié)能的隔熱令”,對各類建筑物作出保溫隔熱規(guī)定。

國外所指的保溫隔熱措施,主要是用隔熱材料構(gòu)成建筑物的外圍部分。所謂隔熱材料,從廣義說,各種建筑材料都有一定的隔熱性能,如磚、混凝土、木板等,但并不能統(tǒng)稱為隔熱材料。構(gòu)成隔熱材料的基本條件,一是熱工性能好,二是耐燃。普通建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)在0.02—2.5之間,通常把導(dǎo)熱系數(shù)≤0.2的材料稱為隔熱材料。國外用于建筑物上的大宗隔熱材料主要是玻璃棉、礦棉,泡沫塑料等。對此,各國都把隔熱材料生產(chǎn)放在很重要的位置,大量進(jìn)行生產(chǎn)。各國為什么要把保溫隔熱作為建筑節(jié)能的主要措施呢?因為保溫隔熱能大大改善居住環(huán)境條件,提供舒適性,增強(qiáng)居住者健康,對人民有利,老百姓滿意;另外從整個國家看,它可節(jié)省大量的能源,能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果,對國家有利。美國估計,實施建筑物的保溫隔熱措施后,可節(jié)約全國一次能源5%。另外實施中證明,提高隔熱性能所增加的造價,可通過改善房屋隔熱性能節(jié)省下來的費用補(bǔ)償。據(jù)匈牙利的經(jīng)濟(jì)分析,為改善隔熱性能所增加的工程造價僅為3—8%,但采取保溫隔熱措施后,節(jié)省能源可達(dá)20—40%。挪威七十年代采取建筑物隔熱化后,與六十年代未采取隔熱措施的建筑相比,每年可回收因改善隔熱措施而化費的額外投資10—15%,每年可節(jié)省能源50%,認(rèn)為建筑物的外圍結(jié)構(gòu)采取保溫隔熱在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

5.加強(qiáng)節(jié)能與開發(fā)并重的科學(xué)研究

各國在節(jié)能科學(xué)研究方面,歸納起來主要是三項工作:

第一,建筑節(jié)能技術(shù)研究。首先是對建筑能量消費的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查研究,從而掌握建筑耗能現(xiàn)狀,清楚建筑能源問題的所在;研究建筑設(shè)備機(jī)器的耗能效率化問題,如何提高采暖制冷、空調(diào)、照明等設(shè)備的效率,以及研制新的節(jié)能設(shè)備;研究建設(shè)能量的重復(fù)利用問題,充分利用余熱與廢熱。但最主要的是開展建筑節(jié)能的綜合研究,從規(guī)劃和設(shè)計開始,包括結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料選擇、設(shè)備系統(tǒng)選型,自動控制等,進(jìn)行綜合技術(shù)研究和經(jīng)濟(jì)分析,搞“節(jié)能型”的建筑體系。

第二,積極開展建筑新能源的開發(fā)利用,主要是太陽能、地?zé)岬鹊拈_發(fā)利用。

第三,搞節(jié)能試點工程和樣板建筑。例如美國政府為取得制定節(jié)能政策的定量數(shù)據(jù)資料,由政府出面組織辦公樓建筑和住宅建筑的節(jié)能型樣板工程,通過試點,檢驗效果,以取得經(jīng)驗。

四、對我國建筑節(jié)能的幾點建議

第一,鑒于建筑節(jié)能的重要地位,建議研究并逐步建立適合我國特點的建筑節(jié)能管理體制,開展對我國建筑節(jié)能的規(guī)劃與政策研究工作。

第二,鑒于我國尚未制定建筑立法,馬上著手制定建筑節(jié)能法條件尚不成熟,應(yīng)在今后制定建筑大法及其有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中,把建筑節(jié)能以法律條文列入其中,促使建筑節(jié)能工作的順利開展。

第三,組織力量,對我國不同地區(qū)的各類建筑的實際耗能進(jìn)行典型調(diào)查測定,通過掌握基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)分析,找出我國建筑物節(jié)能的重點環(huán)節(jié),制定各類建筑的耗能定額指標(biāo),制定我國現(xiàn)階段建筑物節(jié)能的技術(shù)措施。

第四,開展建筑節(jié)能的科學(xué)研究和設(shè)計競賽。建議對建筑進(jìn)行綜合性的節(jié)能體系研究,即從設(shè)計、材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、施工等統(tǒng)盤考慮節(jié)能措施;從工程造價,節(jié)省能源費用的經(jīng)濟(jì)分析,作出綜合平衡的結(jié)果;選擇典型建設(shè)項目,進(jìn)行綜合節(jié)能設(shè)計,通過樣板試點,檢驗效果,以取得經(jīng)驗。由建筑學(xué)會等部門組織建筑節(jié)能設(shè)計競賽。

第五,改善建筑物的保溫隔熱性能。國家應(yīng)重視保溫隔熱材料的生產(chǎn),合理選擇建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),在可能的經(jīng)濟(jì)條件下,逐步把建筑物的保溫隔熱問題,提到議事日程上來研究實施。

第六,現(xiàn)階段應(yīng)致力于提高民用能源利用效率的研究。如采暖耗能、廚房炊事耗能、照明耗能等的能量效率。有條件者應(yīng)盡量利用集中供熱供氣,積極利用新能源。要改變廚房燃料結(jié)構(gòu),盡快實現(xiàn)城市煤氣化,這些都是節(jié)約民生用能的切實有效措施。

第七,要大力開展建筑節(jié)能的技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)交流,宣傳教育活動。要為基層培訓(xùn)能源管理專職或兼職技術(shù)人員,開展節(jié)能技術(shù)交流或?qū)W術(shù)活動,利用多種宣傳工具(廣播、電視、報刊,雜志、宣傳畫,掛圖等)進(jìn)行節(jié)能宣傳教育工作,在大中小學(xué)的教學(xué)中應(yīng)傳授節(jié)能技術(shù)知識,把節(jié)能當(dāng)作全民的活動來搞。