倪 韜

0 引言

隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,人們的日常生活越來(lái)越多的依賴(lài)于各種能源。從《京都議定書(shū)》簽訂以來(lái),全球的CO2排放量增長(zhǎng)了25%,能源消耗在急劇膨脹導(dǎo)致整個(gè)世界范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境退化、破壞。地球溫度升高冰川融化海平面上升,人類(lèi)正面臨著氣候變化失控的威脅,無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都在制定相應(yīng)的立法,以減少CO2和SO2等溫室氣體的排放。

建筑業(yè)的能源消耗(包括建設(shè)、使用、取暖、制冷等)占總能源消耗的40%以上,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)高速發(fā)展,中國(guó)正處在高速的城市化進(jìn)程中,要實(shí)現(xiàn)每年國(guó)內(nèi)產(chǎn)生的CO2總值在2020年達(dá)到比2005年削減40%～45%的水平。建筑業(yè)的作用至關(guān)重要。

1 建筑技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

由于碳排放量逐年增加,溫室效應(yīng)越來(lái)越明顯,其對(duì)生態(tài)環(huán)境、人類(lèi)生活的影響日益顯現(xiàn)。世界各國(guó)紛紛出臺(tái)低碳建筑的規(guī)范。在英國(guó),《建筑規(guī)范》將建筑物的預(yù)計(jì)CO2排放量和CO2目標(biāo)排放率(TER)的計(jì)算被納為關(guān)鍵指標(biāo)之一。目標(biāo)是設(shè)法通過(guò)建筑環(huán)境實(shí)現(xiàn)顯著減排。

在美國(guó)加利福尼亞州,“加州綠能建筑標(biāo)準(zhǔn)”(Calgreen)將于2011年1月正式生效。未來(lái)加州新建建筑必須減少20%的水消耗量,50%的建筑基地廢土必須有效重新利用,并安裝低污染設(shè)備。

在歐洲國(guó)家不僅重視低碳、零碳的設(shè)計(jì),同時(shí)還重視對(duì)建筑使用者的行為進(jìn)行規(guī)范,歐洲五所著名大學(xué)建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型充分說(shuō)明,要實(shí)現(xiàn)低碳、零碳目標(biāo)需要建筑的使用者樹(shù)立低碳、零碳的生活理念。

2 各種低碳技術(shù)介紹及相關(guān)案例分析

在2010年上海世博會(huì)上,漢堡興建一棟體現(xiàn)高水平環(huán)保技術(shù)、融住宅與商用功能于一身的示范性節(jié)能建筑。其設(shè)計(jì)風(fēng)格融合了傳統(tǒng)和現(xiàn)代的漢堡元素,遵循了被動(dòng)房屋節(jié)能建筑原則。采暖需求低于15 kWh/(m2?年),一次能源需求也將低于50 kWh/(m2?年)。充分利用了陽(yáng)光、人體、室內(nèi)電氣、照明等被動(dòng)熱源?？胺Q(chēng)被動(dòng)式房屋的典范。

由成功大學(xué)建筑研究所與石昭永建筑師合作設(shè)計(jì)的臺(tái)達(dá)南科廠(chǎng),以3年連續(xù)節(jié)能34.5%的成效榮獲“鉆石級(jí)綠色建筑標(biāo)章”的殊榮。臺(tái)達(dá)南科廠(chǎng)堅(jiān)持亞熱帶風(fēng)土設(shè)計(jì),堅(jiān)持適當(dāng)開(kāi)窗與深遮陽(yáng)的亞熱帶建筑表現(xiàn),因而能達(dá)到最有效建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)臺(tái)北的室外溫度高于31℃的時(shí)間是比較短的,平均每年只有701 h,因此特別設(shè)計(jì)了一個(gè)熱壓式通風(fēng)的中庭,因而在11月～4月完全停止空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn),這是達(dá)到節(jié)能34.5%的主要原因之一,充分利用省水器材及雨水收集系統(tǒng),總共節(jié)約用水約50%以上。同時(shí)設(shè)置系統(tǒng)容量21.6 kW 的單晶光電板,以發(fā)電效率2.5 kWh/(kW?d)計(jì)算,全年總發(fā)電量為19710 kWh,約占全棟工廠(chǎng)用電量的1.0%。采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及多樣化的生態(tài)設(shè)計(jì),設(shè)置了3處生態(tài)水池,以半滲透的池底結(jié)構(gòu)、多孔隙的自然護(hù)岸與豐富的水岸植物,形成良好的水岸生態(tài)系統(tǒng)。

英國(guó)伊麗莎白教學(xué)樓應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)熱塊(Building Thermal Mass)方法,其原理是利用外露吸熱材料白天和夜晚的溫度變化,保持溫度平衡。這些材料在白天溫度高的時(shí)候吸收多余的熱量,到晚上室內(nèi)沒(méi)有人的時(shí)候利用室內(nèi)空氣的流通將積蓄的熱量排出建筑物,為解決夏天室內(nèi)溫度過(guò)高的問(wèn)題,讓新風(fēng)首先在預(yù)制樓板中循環(huán),然后進(jìn)入房間,實(shí)現(xiàn)通風(fēng)。利用預(yù)制板上的空心孔作為通風(fēng)管道,新風(fēng)首先在預(yù)制樓板中循環(huán)吸收樓板中散發(fā)的熱量,使得進(jìn)入室內(nèi)的空氣接近室內(nèi)溫度然后進(jìn)入房間,通過(guò)建筑物后排出。在冬季利用同樣的方法,借助高效(＞90%)熱回收裝置進(jìn)入排風(fēng)中回收熱量,從而完全成功地?cái)[脫對(duì)分布式供暖系統(tǒng)的需求。

3 國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的借鑒和推廣意義

世界上正在掀起低碳建筑之風(fēng),碳交易也在悄然興起,值此之際,我們必須放眼未來(lái),取人之長(zhǎng)補(bǔ)己之短。

3.1 緊跟時(shí)代脈搏建立我國(guó)的建筑評(píng)估系統(tǒng)

在金融領(lǐng)域,美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)普爾等三大金融評(píng)級(jí)機(jī)構(gòu)壟斷了金融市場(chǎng)的評(píng)級(jí)業(yè)務(wù),掌握世界金融資產(chǎn)的定價(jià)權(quán),在金融市場(chǎng)上呼風(fēng)喚雨,碳交易在全球范圍悄然興起,各國(guó)紛紛建立低碳建筑的標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)級(jí)體系,如美國(guó)西雅圖的制度——能源與環(huán)境設(shè)計(jì)(Leadership in Energy and Environment Design,LEED)的標(biāo)準(zhǔn),因此,建立健全和完善我國(guó)的建筑評(píng)估系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急,在建筑評(píng)估領(lǐng)域占有一席之地,把握“碳黃金”的定價(jià)權(quán),否則我們的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展就會(huì)受到阻礙,經(jīng)濟(jì)崛起就會(huì)付出巨大的代價(jià)。所以我們必須借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)建立完善建筑評(píng)估系統(tǒng),來(lái)推動(dòng)“低碳”“零碳”建筑的發(fā)展。

3.2 結(jié)合我國(guó)地理環(huán)境因地制宜實(shí)現(xiàn)低碳建筑

我國(guó)地域遼闊南北方氣候差異較大,應(yīng)借鑒臺(tái)達(dá)南科廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn),根據(jù)結(jié)合不同地區(qū)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì),在北方由于冬季室內(nèi)外溫度差異較大更應(yīng)注意圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性、保溫性設(shè)計(jì),減少熱能損失,降低取暖能耗。在南方室內(nèi)外溫度差異較小,更應(yīng)注重窗戶(hù)通風(fēng)及遮陽(yáng)設(shè)計(jì),降低夏季制冷能源消耗。同時(shí)利用太陽(yáng)能光伏板(BIPV)和太陽(yáng)能電熱供水系統(tǒng),為使用者提供電能和熱水降低能耗。利用雨水收集系統(tǒng)收集雨水加以利用,節(jié)約用水。根據(jù)不同區(qū)域位置設(shè)計(jì)不同朝向最大限度的利用自然條件,實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

3.3 結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)推行“被動(dòng)建筑”原則

我國(guó)人口眾多,消費(fèi)水平相對(duì)不高,節(jié)能技術(shù)相對(duì)落后,因此一方面控制建筑成本,一方面不失時(shí)機(jī)的推行低碳建筑是我們唯一的選擇,因此我們應(yīng)借鑒國(guó)外“被動(dòng)建筑”原則,應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)熱塊(Building Thermal Mass)方法,利用新型材料的物理狀態(tài)可以隨室內(nèi)溫度而變化的特點(diǎn),結(jié)合樓板孔建立通風(fēng)系統(tǒng),平衡室內(nèi)溫度,達(dá)到降低能源消耗的目的。

3.4 結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型推行全民可持續(xù)發(fā)展低碳建筑教育

從貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型(Bayesian Belief Network)可以知道,要實(shí)現(xiàn)低碳、零碳建筑是一個(gè)“全生命周期”過(guò)程,不僅僅是建筑設(shè)計(jì)、建筑建造的問(wèn)題,而建筑物的使用過(guò)程對(duì)節(jié)約能源減低碳排放是至關(guān)重要的,建筑物使用者的生活習(xí)慣方式、低碳意識(shí)更是重中之重,為此我們要不失時(shí)機(jī)的長(zhǎng)期開(kāi)展全民的低碳意識(shí)、低碳生活方式教育,才能逐步實(shí)現(xiàn)低碳建筑,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

綜上所述,我們只有認(rèn)真學(xué)習(xí)、借鑒先進(jìn)的低碳建筑技術(shù)理念,不斷創(chuàng)新。不斷提高節(jié)能減排意識(shí),保持低碳生活方式,推行低碳建筑,才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),在低碳建筑、低碳經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

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