试论建筑节能的新观念

    所谓建筑能耗，国内外习惯上理解为使用能耗，即建筑物使用过程中用于供暖、通风、空调、照明、家用电器、输送、动力、烹饪、给排水和热水供应等的能耗。在发达国家，建筑能耗约占总能耗的30%-40%。这一比例的高低，反映了一个国家的经济发展和人民生活水平。我国是最大的发展中国家，建筑能耗约占全国总能耗的11.7%，而北方地区供暖就占了其中80%。上海是国内经济发展最高的地区之一，虽然没有大面积的集中供暖，但据估算，上海的建筑能耗约占总能耗的13.2%。随着我国的经济腾飞和气候变化，这一比例正不断攀升。
    自本世纪70年代中东石油危机以来，建筑节能成为发达国家关注的热点。而90年代提出可持续发展理论和环境资源保护的紧迫性以后，建筑节能更成为世界各国关注的热点。这十几年间，除了建筑节能技术日臻完善之外，人们对建筑节能的认识也在逐渐深化。特别是能源需求侧管理（DSM,Demand Side Management ）理论，使建筑节能的观念有了深刻的变化。观念的转变会给建筑的观点带来了深刻影响。
    1、从抑制需求到提高能效
    如果经常阅读国外文献，你会发现，过去为人们熟知的“建筑节能”的英文词“Building Energy Saving”已经逐渐为“Building Energy Efficiency”所取代。这一字之差，实际上反映了对建筑节能的认识从单纯地抑制需求、减少耗能量，发展成为有向样的耗能量，或用少许增加的耗能量，来满足人们迅速增加的健康和舒适感的需求，进而提高工作效率和生活质量。国内也有有识之士提出，应将“建筑节能”更准确地表达为“建筑合理用能”。
     发达国家的建筑节能技术发展经历三个阶段：
    第一阶段：60年代末到70年代初的两次中东战争，使发达国家经历了严重的石油危机。美，日等国不得不严格限制用能。舒适惯了的欧美人不得不忍受寒冷和气闷。学者们开始在舒适健康与节能之间寻找新的平衡。
    第二阶段：80年代初开始，美国人发现，70年代的限制建筑用能的政策带来一系列后遗症，室内空气品质的劣化问题突显出来。80年代中期，出现了智能化大楼。为了保证智能化大楼生产和脑力劳动的高生产率，智能化大楼中舒适，健康、安全的室内环境占有与OA(Office Automation)、BA(Building Automation)、CA(Communication Automation)同等重要的位置。大都市中产业结构转为以第三产业和以信息业为主体，拉大了昼夜用电峰谷差。学者们又以生产率和节能之间寻找新的平衡。
    第三阶段：进入90年代，全球温暖化问题成为世人瞩目的焦点。人们开始对自己为了追求舒适和效益而无节制地消耗地球资源和破坏地球环境的行为进行反思。保护地球资源和破坏地球环境的行为进行反思。建筑节能上升到前所未有的地位。根据可持续发展理论而提出的综合资源规划方法（IRP，即Incorporate Resource Plan）和需要侧管理技术（DSM），得到了国际上能源和环境机构和组织的高度重视。IRP方法和DSM技术的核心，是改变过去单纯以增加资源供给来满足日益增长的需求的作法，将提高需求侧的能源利用率从而节约的资源统一作为一种替代资源。IRP方法和DSM技术可以说是人们观念上的一个飞跃，使建筑节能技术发展进入到理性的阶段。人类对建筑的需求，经历了掩蔽所——舒适建筑——健康建筑——绿色建筑这样四个阶段，第二和第三阶段是高耗能的阶段，第四个阶段则是高能量效率，大量利用可再生能源（Renewable   Energy）和未利用能源（Unused Energy）、亲近自然和保护环境的阶段。绿色建筑又可称为可持续建筑（Sustainable   Building）。我国已处于第一到第二阶段之间，因此能源消费结构中建筑能耗的比重还不大。但从我国经济发展和人民生活水平提高的速度来看，很快会走到第二和第三阶段，必然会给能源供给带来巨大压力。我国能不能避开发达国家的老路，在现有建筑能耗比例的基础上直接跨入第四阶段呢？
因此，我们的建筑节能观，应以提高建筑物能量效率（energy efficiency），用有限的资源和最小的能源消费代价来取得最大的经济和社会效益，满足日益增长的需求为目标。同时应尽力减小或消除建筑物的固有能耗（energy saving ）。建筑节能并不意味着限制发展，降低建筑物的服务标准。这应该成为建筑节能工作的宗旨，也是能源需求侧管理（DSM）的一个重要思想。
    2、建立终端节能优先的观念
    DSM中还有一个重要的思想，即将有限的资金投入能耗终端（需求端）的节能，其所产生的效益要远高于投资能源生产的效益。节约与生产等量的能源投入之比为 1：5--1：10。举两个最简单的例子，一个15W的电子节能灯泡市场价在60元左右，其亮度相当于75W的白炽灯。也就是说，花60元节能60W，其投入是1.0元/W。蓄冰空调移峰1KW电力所需投资是1200元，而建一座30万KW的火力发电厂投资在20亿元以上，其投入是6.67元/W，分别是末端投入的6倍多和5倍多。少建火力发电厂，又可减少大气污染和温室气体的排放，其社会效益和环境效益更是金钱所难以衡量的。
    DSM技术从1992年开始陆续介绍到国内，至今DSM的思想还未被普遍接受，表现在：第一，很多房地产投资商宁可在建筑的豪华和设施的先进上花巨资，却不愿意为建筑节能措施多花一分钱；第二，认为能源建设是政府业绩和投资环境的标志之一，而建筑节能却是看不见、摸不着的事情，造成“一手硬，一手软”；第三，某些部门不愿意将DSM取得的效益让利于民，甚至实行垄断经营，“武大郎开店”。这样挫伤了用户采用建筑节能措施的积极性，也使建筑节能技术在我国难以得到发展和普及 。
    DSM的关键是政府的宏观调控。在建筑节能领域的政府行为主要有：
      (1)理顺能源价格，使价格能真正反映能源生产的长期边际成本。从价格政策上明确对建筑节能项目的补贴。
    (2)加强建筑节能的标准化建设。据不完全统计，世界上到少有40多个国家和地区有不同程度的适用于新建筑的强制性节能标准。各发达国家几乎无一例外的制订了建筑节能标准。有的还区分住宅建筑和公共建筑。
    (3)积极开展建筑节能的科学研究。在这方面尤以美国和日本投入最大，研究水平也居领先地位。值得注意的是，美国很注重建筑节能的软课题研究，也很注重普及性节能措施研究。
需要指出，建筑节能技术的研究由于地域、气候、生活习惯和建筑形式的差别，除了其基本理论和共同原则之外，是不可替代的。有些在某一国家或某一地区行之有效的节能措施，用到另一国家或另一地区就可能毫无作用及至起反作用。例如双层窗在冬季供暖地区是有效的节能措施，而在夏季间歇空调的建筑中。因为夜间空调关机时蓄存的热量无法顺畅地通过窗户排到室外，双层窗反而会增加空调的启动负荷。因此各地都应开展适合本地特点的建筑节能研究，不能坐等国家拿出权威性的统一措施。
    (4)制定促使能源供应部门和用户共同关心建筑节能的政策。
    (5)政府设立建筑节能专项基金，为建筑节能提供优惠贷款。并按能源利用率的提高程度，分别给予相应的优惠利率，贷款期长达10年以上。
    (6)采用多种措施鼓励用户使用节能设备。例如采用以旧换新、给予折扣率、补贴、回扣、分期付款、先用后付款等办法吸引用户购买或更新节能设备。
    (7)政府还可以采取一系列措施鼓励建筑节能技术的发展，一是制订指导性的研究计划，鼓励研究开发有市场潜力、节能效果显著的项目。二是积极扶持可实现产业化的项目，通过减税和提供低息贷款，使有前景的项目迅速形成生产规模，实现产业化；三是引进国外先进的节能技术，采取技术合作或消化吸收的方式，实现产业化。我国当前急需研究的是全国的和地方性的建筑节能标准和规范。当前可以实现产业化的有：专业化的建筑节能咨询企业，从事节能方案、节能设计，节能改造等技术服务；专业化的节能系统调试（commiaaioning）企业，从事整个大楼设备系统的调试和开通，以使系统在最佳状态下运转，实现预期的节能效果；专业化的物业设备管理（facility management） 公司，从事多幢大楼建筑设备的运行管理，用科学化的管理手段实现设备系统的节能运行。
3、气候变化与建筑节能
    20世纪的最后10年，全世界政治家和学者讨论提最热烈的话题是地球温暖化和气候变化。近一万年中，地球大气平均温度仅升高不到2°C，但最近的200年中全球平均气温却升高了1.6°C。照此速度发展，到2030年或2050年全球平均气温将升高1.5-4.5°C，是过去的5--10倍。造成这种现象的重要原因，是大量燃烧矿物能源引起的“温室效应”。
    大气温度的升高会使两极冰川融化，使海平面升高，目前海平面升高的速率已达3.9mm/a。照此发展，到下世纪中叶，世界几个著名大城市如纽约和威尼斯将被淹没。大气温度过升高会使热带疾病流行、某些生物物种灭绝、生态平衡被破坏、水资源枯竭、土地荒漠加剧。另一方面，大气温度的升高又会使破坏大气环境流的厄乐尼诺现象出现的周期缩短。1997年的厄乐尼诺现象使我国北方地区经历了百年不遇的高温酷暑和干旱，而南美地区则屡受暴雨和洪水的侵袭，造成生命和财产的巨大损失。
    我国是世界是最大的发展中国家。我国的煤炭蕴藏量和产量均居世界首位，我国能源工业一直以燃煤的火力发电为主，火力发电量占总发电量的80%左右，1997年我国发电量已位居世界第二。因此，我国的温室气体排放量也仅次于美国而居世界第二。
日本学者提出所谓“寿命周期CO2排放量评价指标（LCCO2）”，以建筑物寿命周期内所有温室效应气体的排放量来衡量其对地球环境造成的负荷。它主要指在建筑设备的寿命周期内，使用机器设备、消耗材料和能源所排放出来的温室效应气体，如CO2、CFC、NOX和CH4等，包括从设备、材料的原料和能源的开采运输、加工制作、安装、运行，直至最终解体全过程中的排放量。LCCO2的单位是以CO2中所含C元素的质量来表示的，称为CO2的原单位（12/44×CO2的排放量）。
      可见，LCCO2既可用来评价建筑物对环境的影响，又可用来评价建筑物的能耗特性。它也标志着建筑节能观念的更新，以及建筑节能与保护地球的密不可分的关系。因此，所谓“绿色建筑”，应当是LCCO2尽可能低、能提高使用者的工作效率和生活质量、亲近自然和有益健康的建筑。要减少LCCO2关键还是在建筑物寿命周期全过程中提高材料和能源的使用效率。根据测算，我国一幢20000m2的使用热泵空调的办公楼，其温室气体排放量达700t/a，而日本仅为390t/a。    我国的建筑用能水平不高（例如上海的人均用电量只有发达国家的几分之一），室内环境标准也不高（例如办公楼室内照度标准仅为100-200lx，而日本则在500lx以上），在这样的前提下温室气体排放量却几乎是日本的一倍。这只能说明我国的能量转换效率过低。
    4 结论
    节能和环保是实现可持续发展的关键。而从可持续发展理论出发，建筑节能的关键又在于提高建筑能量高效率。因此，无论是制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把建筑节能的宏观目标定位在用占全国总能耗20%左右的能量，满足下世纪我国建筑的需求。应从现在起便着手：“绿色建筑”的试点工作以及旧有建筑的节能改造试点工作，走出一条与发达国家不同的建筑节能道路来。