书城科普低碳建筑:绿色城市的守望
11467700000013

第13章 能源“末路”下的低碳建筑(3)

按照EPBD的要求,各成员国必须确定国家或地区的建筑能耗计算方法。这是规定建筑最小能耗要求以及实施建筑能耗证书制度等其他建筑节能政策的基础。在EPBD颁布之初,欧盟各国的建筑能耗计算方法很不一样,没有哪个欧盟成员国的建筑能耗计算方法能完全满足EPBD的要求。有些国家的计算方法部分满足EPBD的要求,如丹麦、英国、法国、德国等,自EPBD颁布以来,各欧盟成员国纷纷按照EPBD的要求改进或重新开发自己的建筑能耗计算方法。

2.从设置建筑最小能耗要求来看EPBD对欧盟成员的建筑节能的影响。

关于建筑最小能耗要求,各成员国正在各自的建筑能耗计算方法的基础上制定各自的建筑最小能耗要求。以英国为例,在其《建筑法规2000》中,对于新建居住建筑最小能耗要求也进行明确规定。居住建筑最小能耗用目标CO2排放率TER表示。TER的单位是kg/(m2·a),操作过程是按照和实际建筑相同的尺寸和形状,按照计算工具的推荐值设置一个参照建筑。通过建筑能耗计算工具计算出的参照建筑的CO2排放率就是该居住建筑的目标CO2排放率,然后再根据居住建筑实际情况利用相同的建筑能耗计算工具计算出实际的CO2排放率。按规定,居住建筑最小能耗要求就是要求实际的居住建筑CO2排放率DER不能大于该居住建筑的目标CO2排放率TER。在英国,计算TER和DER的工具有两个:国家标准评估程序SAP2005和简化建筑能耗模型SBEM。当建筑面积小于450m2时用前者,大于450m2时用后者。

3.从建立建筑能效证书制度来看EPBD对欧盟成员国建筑节能的影响。

根据EPBD的规定,所有建筑在建设、出售和租赁的过程中都需要有建筑能效证书。截止到2006年初,德国、意大利、葡萄牙、奥地利、丹麦、立陶宛、比利时、拉脱维亚、波兰和斯洛伐克已经向欧盟委员会报告其建筑能耗证书的实施情况。目前,只有丹麦和比利时已经完成了建筑能效证书的立法工作,其中,丹麦到目前为止已经有近10年的建筑能效证书制度的实施经验。事实上,丹麦在1997年就已经开始强制执行对既有建筑和新建建筑的建筑能效证书制度,丹麦对于小型建筑(包括单户建筑和公寓式建筑)的建筑能效证书是以能量率来衡量的。能量率包括建筑中能量的消费、水的消费以及CO2排放与一个模拟结果的比值。建筑能效证书由专门的部门经计算、确认后颁发,办理能效证书的费用为300~500欧元,随着建筑的规模、建造时间和类型不同而有所区别,该费用由卖方承担。如今,随着丹麦的一项新的能源计划执行,未来的丹麦建筑能效证书将包括该建筑节能措施的投资成本,每年的建筑能耗节余和预期的成本回收期等内容。

六、能源消耗与绿色建筑

人类在追求高速发展的同时,却忽视了对自然资源的保护,随着人口的增加、城市的扩展、土地的过度开发,导致森林面积急剧减少,水土流失,荒漠蔓延——仅1980~1990年间,全世界的森林面积就减少了12%。人类对物质无止境的要求,造成对自然资源的掠夺性消耗和对常规能源的过度开采。

随着工业化进程的加快,世界能源消耗总量还在迅速增加。从1730~1900年,世界人口增加了近1倍,能源消耗总量增长了6倍。从1900~1991年,世界人口增长了3.6倍,能源消耗总量却增加了75倍。这种消费速度使地球上几十亿年形成的不可再生资源,尤其是石油资源将要消耗殆尽。据有关资料统计,1996年全球石油资源的探明储量为1400亿吨,以目前开发量计算,大体可维持45年。天然气的储量和消耗情况与石油也相差不多;煤炭可开采200多年。资源的枯竭将成为影响人类发展的重大障碍。

近年来,我国建筑能耗已占全国商品能耗总量的1/4以上。随着经济的发展,人民生活水平的提高,人口增加和城市化进程,高能耗建筑大量兴建,建筑使用能耗将会继续急剧增加。在环境恶化、资源日见匮乏的背景下,我国建筑节能面临的形势相当严峻。人居环境建设和可持续发展也因此成为人们的共识。建筑节能不是单纯的节省,而是尊重自然,融合自然,以人为本,最大限度地减少资源消耗,减少污染。在不降低居室舒适度标准的条件下,合理、有效地利用能源,创造更多、更健康的居住建筑,以满足人们不断提高的各种需求。

按照生态学的理论,人类也是自然生态链中的一环。人类的一切活动都与自然密切相关。人类的活动必须遵守生态平衡和资源循环利用的生存模式,达到生态系统的良性循环。这种新的发展观和新的发展模式必然冲击传统建筑观,用可持续的观点重新审视建筑学是建筑学科向深层继续发展的需要,而绿色建筑正是体现这种发展模式的产物。

七、低碳建筑的能源观——节能与环境

目前,全球气候变暖以及全球气候变暖给人类带来的诸多严重后果日益受到各国政府和人民的重视,全球气候变暖这一趋势正在威胁人类的生存和发展。我国科技部、气象局和科学院等于2006年12月26日在北京联合召开气候变化国家评估报告》新闻发布会,发布气候变化国家评估报告在我国尚属首次。《气候变化国家评估报告》中指出,预计到2020年,我国年平均气温可能增加1.3~2.1℃,年平均降水量可能增加2%~3%,降水日数在北方显着增加,降水区域差异更为明显。由于平均气温增加,蒸发增强,总体上北方水资源短缺状况将进一步加剧,未来极端天气气候事件呈增加趋势。我国农业、水资源、森林与其他自然生态系统、海岸带与近海生态系统等极易受全球气候变化的不利影响,自然灾害将有进一步加剧的可能。

众所周知,全球气候变暖与能量消耗有密切联系。按照《京都协议》的规定,导致全球气候变暖的温室气体包括以下六种:二氧化碳CO2,甲烷CH4,一氧化二氮,氢氟碳化物HFCs,全氟碳化物PFCs和六氟化硫SF6,其中二氧化碳CO2是这六种温室气体中导致全球气候变暖程度加重的温室气体,它也是这六种温室气体中最难控制的温室气体。当人们消耗天然气、油、煤和木材等常规能源时,二氧化碳CO2随着它们的燃烧被释放到大气中。人类消耗的常规能源越多,向大气中排放的二氧化碳也越多,所以,二氧化碳排放与常规能源消耗有密切联系。甚至有些欧盟国家的节能目标并不是像我国节约多少吨标准煤,而是减少多少吨二氧化碳CO2排放,比如英国。

如今,温室气体减排问题已经得到全世界的共同关注。为了减少温室气体排放,1997年12月1日到11日,全世界160个国家和地区的代表在日本京都聚会商讨发达国家温室气体减排,大会通过了《京都议定书》。该议定书规定,在2008年到2012年期间,发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均削减5.2%,其中欧盟削减8%,美国削减7%,日本削减6%。当时美国政府在协议书上签了字,然而,布什政府却于2001年3月宣布美国退出执行《京都议定书》。由于美国人口仅占全球人口的3%~4%,但排放的二氧化碳量却占全球总排放量的25%左右。所以,美国政府宣布退出《京都协议》的举动遭到全世界各国政府和人民的强烈谴责。

近年来,随着我国经济的快速增长,消耗的能源也越来越多,随之产生的二氧化碳排放量也越来越多。图3—3显示2003年全球主要国家和地区的二氧化碳排放量占全世界总排放量的份额。从图中可见,我国的二氧化碳排放量在2003年已经占到全世界总排放量的15%,仅次于美国,而且,由于我国人口众多,随着人民生活水平的不断提高,消耗的能量也将持续增多,可以预见,这个比例将会不断上升。如今,随着我国经济的发展和发达国家逐步实现京都协议规定的二氧化碳减排义务,在我国作为二氧化碳排放大国的形象日益突出的同时,我国在国际上面临的温室气体减排压力将会越来越大。当初,美国政府之所以宣布美国退出执行《京都议定书》,其中的一条理由就是《京都议定书》对发展中国家温室气体排放限制太过宽松。

我国的《气候变化国家评估报告》中也指出,在“共同但有区别的责任”原则下,中国以对全球环境事务负责任的大国态度,在可持续发展的框架下,积极制定并实施了减缓气候变化的国家对策。中国减缓气候变化的总体思路是:在保证中国到2020年全面建设小康社会、基本实现工业化以及到本世纪中叶基本实现现代化的社会经济发展目标的前提下,采取转变经济增长模式和社会消费模式,发展并推广先进节能技术、提高能源利用效率,积极发展可再生能源技术和先进核能技术,以及高效、洁净、低碳排放的煤炭利用技术和氢能技术,优化能源结构,保护生态环境等措施,走“低碳经济”的发展道路并逐步建立减缓气候变化的制度和机制,以减少二氧化碳等温室气体的排放。

现代建筑是一种过分依赖常规能源的建筑。能源对于那些大量使用人工照明和机械空调的建筑意味着生命,而高能耗、低效率的建筑,不仅是导致能源紧张的重要因素,而且是使之成为制造大气污染的元凶。建筑的建造和使用过程中都会消耗大量的能源资源。为了减少对不可再生资源的消耗,低碳建筑设计力求调整或改变现行的设计观念和方式,使建筑由高能耗方式向低能耗方向转化。依靠节能技术,提高能源使用效率以及开发新能源,使建筑逐步摆脱对传统能源的过分依赖,实现一定程度上能源使用的自给自足。日本有关学者研究得出,在环境总体污染中与建筑业有关的环境污染所占比例为34%,包括空气污染、光污染、电磁污染等。而生态环境保护是低碳建筑的追求。因此,低碳建筑设计必须深入到整个建筑生命周期中考察、评估建筑能耗状况及其对环境的影响,建立全面能源观。首先必须注重研制、优化保温材料与构造,提高建筑热环境性能,如在建筑物的内外表面或外层结构的空气层中,采用高效热反射材料,可将大部分红外射线反射回去,从而对建筑物起到保温隔热作用。目前,美国已开展大规模生产热反射膜,主要用于建筑节能。此外,还可运用高效节能玻璃,采用硅气凝胶作为新型节能墙材,以提高节能效率;其次,研制再生能源(如太阳能、核能、风能、水能)的收集、储存装置和热回收装置。太阳能是一种丰富、便捷、无污染的绿色能源,近年来在我国的天津、北京、甘肃、河北等省市建立了17座被动式太阳能恒温式住宅,以建筑物本身为太阳能收集器,从而达到屋内采暖制冷的目的。

八、展望未来,建筑乐土

低碳建筑是新兴、动态和发展的概念,它随着科技的发展和社会的进步而逐步充实其意义。可以预言,低碳建筑将成为人类运用科技手段寻求与自然和谐共存、持续发展的理想建筑模式。目前,低碳建筑意识已在许多国家得到推广,技术开发力度越来越大。例如,荷兰住房计划强调使用无污染建材;瑞典一家最大的住宅银行于1995年初宣布,只向低碳建筑贷款。由意大利着名建筑师亚得里奥洛·特理姆鲍里主持,欧洲各国专家共同参与设计,采用多种高新技术并号称“全球第一家生态村”的圣·乔密尔村已在西班牙伊维萨岛实施。位于美国俄亥俄州东北的OBERLIN学院最近推出一项耗资500万美元的环保建筑设计,它所需能源中的一半是由曲线形屋顶上的板状太阳能光伏发电设备供应,板的倾角可自动追踪太阳行迹;另一部分屋顶为绿化所覆盖,具有迅速吸纳太阳能、缓和雨水排放流速的特点,是理想的自然隔声、绝热层。同时,该环保建筑还具有供应物和消耗物保持平衡,生活和设施体系的生成品安全分解、回收再使用等特征。

今天,低碳建筑体系已经广泛渗透到建筑设计中的许多方面,建筑师将在现代社会中创造一种“回归自然”的建筑形式,遵循建筑与自然生态环境相协调,设计出与自然、人、社会融为一体的人类生活空间。但是,按照欧洲国家的经验,低碳建筑在经济方面需要更多的前期费用,而利益回收速度又相对缓慢的一类项目。更主要的是,用于低碳建筑体系方面的投资所带来的回报最终并不一定能够装进开发商的口袋,而多由使用者和社会所分享。即使这样,一般也须若干年以后才会见到节约资源的价值开始大于用于生态方面投资的价值。这些都有可能使决策者和开发商望而却步,或者力不从心。似乎这已成为一种规律,即如果一种新的思想或技术所产生的短期效益(如投资回报比)并不明显高于传统思想或技术的效益,那么即使它会有更好的长期效益(如低廉的建筑管理与维修费用、长寿命、节约资源等)也很难为人们所接受。在建筑、城市以及社会各方面的任何变革都有可能出现这类问题,特别是在我国社会逐步进入市场经济体制的今天,它已成为社会的一道门槛。

解决这一问题,就应当在可持续发展原则基础上,建立一套新的价值观和行为规范。例如,应使采用节能设备与材料、无公害材料及各种节约资源的设施成为设计中的必须,并通过政府在立法、税收等方面的政策调整,加强低碳建筑项目开发在经济上的可行性。特别是在开始阶段,如果没有一套好的经济、社会和道德方面的激励体制用以补偿开发商由于额外投资所带来的损失,低碳建筑的推广就是一句空话。因此,应结合当前我国的经济实力和社会总体发展水平,尽快确定一个宏伟的目标以及架构起一套可行的制度框架,将一个地区的局部利益与整个世界的整体利益结合起来,公正合理地与他人分享我们这个地球上有限的资源。同时,最大限度地杜绝资源浪费和环境污染,这样才有可能为后人留下一片静谧而丰腴的乐土,使人类能够长久的生存下去。