节能、节水、改善热湿环境都离不开智能化系统的调控和管理,要搞好低碳节约型建筑的建设,必须坚持智能化设计原则。我们过去在工程建设中有个片面的理解,以为一般的建筑加上网络、宽带就是智能化了,其实这只是智能的一小部分,智能化的重点首先是要达到节能、节水要求,进一步改善热湿环境,创造良好的居住条件。就以目前所倡导的绿色建筑来说,绿色建筑不一定是豪华的,但必须是低能耗的,是节约的。美国得克萨斯州开发的500栋新型建筑物,能够有效控制能源的消耗,与普通建筑物相比,可以节约能源20%左右;我国最近建设的浙江大学江西科技园,能够节约能源25%,节约人员50%。它们的共同特点是利用计算机技术进行智能化管理,管理范围包括照明、加热、取暖、制冷和空调等耗能系统,效果十分明显。低碳节约型建筑,正是要以最低的能源和资源消耗,去创造更高的效益。低碳节约型建筑的智能化系统,应该体现自动化、数字化、网络化、集成化的要求。自动化一般是相对于人工的、手动的操作而言的,随着自动控制技术的发展,智能化系统引进了大量自动控制机制,对建筑物机电设备进行调控。自动化控制包括感知、判断、决策、执行等一系列逻辑分析和推理过程,其主要任务就是要把被限控的物理量调控在要求范围内,其具体方法是通过测量元件对被控对象的参数进行测量,与给定值进行比较,如有偏差,控制器就产生控制信号驱动执行机构动作,直到被控参数值满足预定要求为止。数字化是相对于模拟信号而言,数字系统只需判别脉冲信号之有无,抗干扰性强,又能为计算机所接受,更便于存贮,广泛用于低碳节约型建筑,如楼宇设备监控系统、智能家居系统、各类测控计量仪表等。为了实现集成化管理,楼宇设备各子系统普遍采用网络化设计。推广应用物联网技术,把各种信息传感器与智能网络结合起来,实现有效地调控与管理。物联网又称传感网,2005年11月,国际电信联盟发表了《ITU互联网报告2005:物联网》,有效地推动了现代物联网的发展。网络系统在智能化中最为突出的特点是实现资源共享、实时监控,达到信息共享、数据共享、程序共享;实现系统集成、网络集成、软件界面集成,有效地扩大了智能领域。
(5)规范性
低碳节约型建筑的建设,要以国家法律为依据,以各类法规为准绳。从大政方针来说,有国家颁布的建筑法、能源法、水法、环境保护法等;有建设部颁发的关于节地、节能、节水、节材的一系列规范、规程;在建筑智能化方面,有《智能建筑设计标准》、《智能建筑工程质量验收规范》、《居住小区智能化系统建设要点与技术导则》等,随着形势的发展和建设的需要,还将会有许多新的规范、规程出台。各省、市、自治区也推出了一些地方性标准。制定这些规范、规程、标准的目的,一方面是对发展方向加以引导,另一方面是为设计、施工、检验、验收订立一套提高质量、保证安全的规矩。俗话说“没有规矩,不成方圆”,无论设计人员,还是施工人员,都要有明确的规范观念,不断增强规范意识,认真贯彻规范性原则。在组织实施任何一项工程中,都必须使全体工程技术人员明确认识到,规范中所规定的条款,都是经过科学认证,经过前人实践检验、行之有效的成果,是符合客观规律的,是经过提炼的精华。随着科学的不断进步,技术的不断发展,国家有关部门本着与时俱进的精神,会将标准不断地加以完善。因此,符合时代发展的现行规范的指导性,将是永恒的、不可动摇的。对于低碳节约型建筑,认真贯彻节约性条款,更具有其特殊的实际意义。
2、我国在资源节约上的发展战略
我国工业化、城市现代化已进入发展中期,面临全面建设小康社会的历史任务。如何坚持科学发展观,实现经济、社会和环境的可持续发展等,把资源问题提高到了一个崭新的高度。我国政府所规划的发展道路是“可持续发展能力不断增强,生态环境得到改善,资源利用效率显着提高,促进人和自然的和谐,推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路”我国在资源节约上,尤其在建筑资源节约上的发展战略是:
(1)发展“节能省地型”建筑
发展“节能省地型”建筑是在城乡建设中落实科学发展观的具体要求,是事关促进经济结构调整和经济增长方式转变的大局。要实现城乡建设的可持续发展,必须全面审视建设的指导思想,在城乡建设中,按照减量化、再利用、资源化的原则,搞好综合利用。要克服村镇建房分散无序的状况,推进城镇化建设方案,合理规划布局,提高土地利用的集约和节约程度;限制大户型住宅和占地多的别墅的开发,鼓励兴建用地较少的小户型;要通过技术创新,构建低碳节约型产业结构,走新型工业化的发展道路,彻底扭转房屋建设高消耗、高污染、低产出的状况;全面转变房屋建设的经济增长方式,建立和完善住宅标准化体系和住宅性能评价体系,开发推广资源节约、生态环保的新型住宅建筑体系和住宅部品体系;运用科学的组织和现代化的管理,将住宅生产全过程中的规划、设计、开发、施工、部品生产、管理和服务等环节整合成为一个完整的产业系统,实现住宅建设效率高、质量高、资源综合利用率高、环境负荷低的目的。
(2)落实建筑节能方针
建筑用能在我国能源消耗中占有较大比重,我国早在1996年9月就召开过全国建筑节能工作会议,国家及建设部先后颁布了多个节能的法规和规范,如《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能设计标准、《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等。目前和相当一段时期内,我国建筑节能的重点是:
①全面执行《民用建筑节能管理规定》,北方严寒与寒冷地区城市新建采暖居住建筑全面执行节能50%的设计标准;
②积极开展城市供热体制与建筑采暖按热量计量改革;
③加快夏热冬冷和夏热冬暖地区居住建筑节能工作步伐;
④大力推进太阳能、水能与地热能及其他可再生能源在建筑中利用的工作;
⑤大力加强新型建筑墙体材料的推广应用;
⑥努力推进既有建筑节能改造和公共建筑节能工作。
2020年的建筑节能远景规划是建立健全建筑节能标准体系,编制出覆盖全国范围的配套的建筑节能设计、施工、运行和检测标准以及与之相适应的建筑材料、设备及系统标准,用于新建和改造居住和公共建筑,包括采暖、空调、照明、热水及家用电器等能耗在内。所有建筑节能标准得到全面实施。2010~2020年间,在全国范围内,有步骤地实施节能率为65%的建筑节能标准。2015年后,部分城市率先实施节能率为75%的建筑节能标准。2015年前,供热体制改革在采暖地区全部完成,集中供热的建筑均按表计量收费;集中供热的供热厂、热力站和锅炉房设备及系统,基本完成技术改造,与建筑采暖系统技术改造相适应;大中城市基本完成既有高耗能建筑和热环境差建筑的节能改造;小城市完成既有高耗能建筑和热环境差建筑的节能改造任务的50%;农村建筑广泛开展节能改造。
(3)开发利用新能源和可再生能源
开发利用新能源和可再生能源,是优化能源结构、改善生态环境、促进经济和社会可持续发展的重要战略措施之一。我国十分重视新能源和可再生能源的开发和利用,1996年专门制定了《新能源和可再生能源发展纲要》,2005年全国人大通过了《可再生能源法》,两个文件都明确指出,新能源和可再生能源是未来能源结构的基础。目前和相当一段时期内,我国新能源和可再生能源发展重点是:
①太阳能光热利用,重点发展热管型平板集热器、内置金属流道的玻璃真空集热管、真空管闷晒热水器以及太阳热水协调的应用软件和硬件;研究和开发太阳能热利用、采暖、空调等与建筑一体化技术;推广太阳光伏发电系统。
②在风力发电上,开发600kW级及以上风力发电机组,实现规模化生产;研究开发无齿轮箱、多级低速发电机及变频恒频发电机等新型风力发电机组;提高10kW以下离网型风力发电机的生产技术水平;推广风/光互补和风/光/柴联合供电系统。
③生物质能高效利用,重点发展利用厌氧消化技术,处理高浓度工农业有机废水的大中型沼气工程,提高沼气专用设备技术水平,加快开发生物质型煤和高效直接燃烧设备的开发利用。
在地热能利用方面,要加快地热回灌技术的研究,地热利用设备生产和成套设备技术开发;加快地热源热泵技术的引进和消化吸收,提高设备的国产化程度。
国家计委关于我国新能源和可再生能源发展规划的初步设想是:本着“提高经济运行质量和效益,加大结构调整力度”的方针,2000~2010年的发展目标是“提高转换效率,降低生产成本,增大在能源结构中所占比例;新技术、新工艺有大的突破,国内外已成熟技术,要实现大规模、现代化的生产,形成比较完善的生产体系和服务体系;实际使用数量要达到3.9亿t标准煤以上(包括生物质能传统利用方式的利用量),为保护环境和国民经济持续发展作出贡献。”
我国新能源和可再生能源发展规划,大致分为两个阶段:一是2010年以前;一是2010~2020年。开发利用太阳能、地热能、地下水、风能等可再生能源,至2010年累计建成太阳能建筑8000万平方米,利用其他可再生能源的建筑500万平方米;至2020年累计建成太阳能建筑1.5亿平方米,其中采用光伏发电的500万平方米,并累计建成利用其他可再生能源的建筑2000万平方米。具体要求是:太阳能建筑、太阳能热水器要形成规模化生产;降低太阳能电池成本,提高光电转换效率;大力推广、应用小功率光伏电源系统;建立分散型和集中型联网光伏示范电站;到2010年,太阳能利用总量达到467万t标准煤。在风能的利用上,对水型风力发电机要市场化;加速大中型风力机设计、制造的国产化进程;发展风力发电控制和管理系统;加强和完善风电场的规划选点和勘察设计工作,建设若干个大型风电场;2010年全国风力发电装机容量达到100万~110万kW。积极开发高温热储地区的地热资源,进一步扩大地热直接利用和发电规模,到2010年利用总量达到151万t标准煤。在生物质能利用上,薪炭林面积到2010年达到540万公顷,实现居民节煤灶具的商品化生产和销售,年节柴量达1亿t以上;发展生物质能高品位利用能力,开展综合利用,提高效益,使全国沼气用户,到2010年达到1235万户,沼气供应量达到40亿立方米;生物质能发电装机容量到2010年超过30万kW。
(4)推进技术进步和技术创新
技术进步和技术创新是推进节约资源发展战略的重要措施。组织“产学研”大力开展建筑节能科技攻关、技术创新,研究开发科技含量高、满足建筑节能标准要求的先进产品,是节约资源战略的重要任务。要抓紧建筑能耗统计、产业普查,研究制定相关政策,建立节能建筑标识认定体系,做好技术和产品的转化工作,促进节能技术市场化、产业化,为建筑节能工作的开展奠定坚实的基础。
为了促进建筑节能发展战略的落实,要加快标准制定的步伐,完善建筑节能标准体系;做好建筑节能试点示范工作,加大节能新技术、新产品的推广力度。技术推广是科研成果转化为现实生产力的关键环节,要以试点工程为载体,综合推广应用建筑节能新技术,展示节能新成果;要经常利用宣传媒体,开展广泛持久的群众性的建筑节能宣传活动,提高全社会的建筑节能意识;加强建筑节能科技书刊和通俗读物的出版工作,建立建筑节能信息网站,收集整理国内外信息,扩大与国外交流渠道;加强国际合作,不断提高我国建筑节能技术与管理水平。
建筑资源节约的效果预测
建筑资源节约的发展战略属于国家宏观调控部署范围,是一项综合性的系统工程。按照我国中长期节约资源的发展战略要求,据有关专家预测,到2020年,如果城镇建筑全部达到节能标准,每年可节省3.35亿t标准煤,空调高峰负荷可减少8000万kW·h,约相当于1998~2002年5年新增电力装机容量的总和,相当于国家每年可减少电力投资约1万亿元。村镇建设用地总量是城市建设用地总量的4.6倍,以北京为例,全市100万城镇人口,人均建设用地100平方米,其中市区人均建设用地不到90平方米,而农村人均建设用地286平方米。通过推进城镇化、合理规划布局、提高土地利用的集约和节约程度,到2010年可将新增建设用地的幅度降低一半,到2020年可实现城乡新增建设用地与节约用地的动态平衡,少占耕地的潜力很大。在节水方面,据有关部门测算,降低供水管网漏损率10个百分点,一年可节水47亿t;通过推广应用节水器具等,全国城镇家庭一年可节约用水17亿t。通过提高建筑品质,延长建筑物使用寿命,推广可循环利用新型建筑材料,到2010年对不可再生资源的消耗可降低10%,到2020年可在此基础上再降低20%。由此可见,节约建筑资源将大有可为,我们必须高度重视,切实做到从节约资源中见效益、求发展。
八、我国低碳建筑的“今天”与“明天”
我国在改革开放之前,长期实行计划经济。建筑领域在许多方面用材用料多处于“吃大锅饭”的状态,建筑生产中例行节约始终强调得不够,在建筑的标准方面余量也太大,使我国建筑能耗高、浪费大。近30年来中国的建筑发生非常大的变化,但家庭住房的自有率高,生产方式属粗放型,增长方式也不合理,生产效率低,能耗高,技术含量低,生产污染严重等问题,都影响到我国低碳建筑的发展乃至可持续发展。
如前所述,发展低碳建筑意义重大,推进低碳建筑的发展是建设事业走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路的重要举措;是贯彻坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展的科学发展观的具体体现;是按照减量化、再利用、资源化的原则,搞好资源综合利用,建设节约型社会,发展循环经济的必然要求;是实现建设事业健康、协调、可持续发展的重大战略性工作。