徐鵬程 顧平道

(東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201101)

談國內(nèi)外建筑節(jié)能研究現(xiàn)狀

徐鵬程 顧平道

(東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201101)

根據(jù)當(dāng)前國際能源消耗情況及建筑能耗所占比重，對國內(nèi)外建筑節(jié)能發(fā)展概況及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，指出了國內(nèi)建筑節(jié)能技術(shù)存在發(fā)展緩慢、區(qū)域發(fā)展不平衡、缺乏監(jiān)督管理等問題，列舉了國外建筑節(jié)能的前瞻性政策及可借鑒措施，同時，整理了國內(nèi)外重要的階段性研究成果。

能源短缺，建筑節(jié)能，研究現(xiàn)狀

1 建筑節(jié)能背景

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的能源消耗量翻了一番，成為主要的能源消耗國之一。建筑能耗是我國能源消耗的重要方面，同時建筑能耗的總量也在不斷上升，建筑能耗約占社會總能耗的1/3。根據(jù)研究表明，未來我國建筑能耗比例將上升至35%左右，位列我國社會能耗第一，成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大限制。建筑能耗指建筑物使用過程中用于供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、給排水和熱水供應(yīng)等的能耗。其中，以采暖和空調(diào)能耗為主，一般占建筑總能耗的50%～70%。在發(fā)達(dá)國家中，建筑能耗一般占總能耗的30%～40%[1]。

2 國內(nèi)建筑節(jié)能概況

我國人口基數(shù)過大，人均資源短缺，國家相繼頒布并實施了各類節(jié)能政策。從20世紀(jì)80年代開始，我國開始建筑節(jié)能的研究。最早始于北方，90年代末建筑節(jié)能工作陸續(xù)在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)開始。我國頒布了多項與建筑節(jié)能相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)，如：JGJ 26—95民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、GB 50189—2005公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 50378—2014綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、《民用建筑節(jié)能條例》等，全國32個省市地區(qū)也出臺了多項地方性的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。從建筑的設(shè)計、施工、改造等多方面進(jìn)行節(jié)能管理和監(jiān)督。

我國在建筑節(jié)能方面雖然取得了一些成績，但和發(fā)達(dá)國家相比，我國仍然處于起步階段，并且進(jìn)程較為遲緩。主要問題表現(xiàn)為：

1)地區(qū)發(fā)展不平衡，能耗分布不均勻。

我國土地遼闊，橫跨嚴(yán)寒、寒冷、溫和、亞熱等多個氣候帶。北方地區(qū)，每年冬季有5個月之久，全季采暖，采暖能耗占建筑能耗較大比重。在南方，夏季天氣較為炎熱，夏季空調(diào)能耗為主要建筑能耗。同時，我國地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，居民生活方式差異大，造成民用建筑中的能耗差異也較大。

2)建筑節(jié)能技術(shù)落后。

已有建筑節(jié)能技術(shù)在設(shè)計、改造等過程中使用情況較差。我國是發(fā)展中國家，人們?nèi)狈ㄖ?jié)能技術(shù)的認(rèn)識，甚至存在誤解，給建筑節(jié)能技術(shù)的推廣使用造成巨大的阻力。同時，現(xiàn)有技術(shù)還比較低級，節(jié)能率不高，缺乏成熟、完善、經(jīng)濟(jì)適用、數(shù)量足夠的節(jié)能產(chǎn)品。

3)建筑節(jié)能技術(shù)人才缺乏。

建筑節(jié)能設(shè)計學(xué)科廣泛，從規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水等方面都對設(shè)計師有一定要求，大多數(shù)應(yīng)屆畢業(yè)生由于薪資等問題對建筑節(jié)能等方面的工作較為排斥。全社會的建筑節(jié)能意識較低，對我國目前能源的供應(yīng)現(xiàn)狀不了解。

4)管理機構(gòu)不健全，缺乏引導(dǎo)監(jiān)督。

在市場經(jīng)濟(jì)的引導(dǎo)下，企業(yè)短期盈利最大化傾向嚴(yán)重，對建筑節(jié)能的發(fā)展十分不利，政府應(yīng)當(dāng)給予一定的引導(dǎo)，消除市場本身的盲目性。雖然我國出臺了建筑節(jié)能相關(guān)的規(guī)范，但是監(jiān)管力度還是不夠。政府部門對于建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管往往重視的是設(shè)計階段，對于工程建設(shè)、建筑調(diào)試運行等環(huán)節(jié)沒有引起足夠的重視。據(jù)有關(guān)資料測算，當(dāng)建筑節(jié)能為30%以上時，造價增加3%～6%；節(jié)能50%，造價增加6%～11%[2]。政府缺乏必要的經(jīng)濟(jì)調(diào)控激勵措施，這樣便讓建筑單位缺少了實施建筑節(jié)能的主動性。

建筑節(jié)能理論研究在我國起步較晚，最早在1982年國家下達(dá)了有關(guān)建筑節(jié)能方面的科研工作，開始陸續(xù)擬定一系列的節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)。從1997年開始我國強制實施建筑節(jié)能，在2005年前，我國停留在對綠色節(jié)能建筑的了解認(rèn)識上，對建筑節(jié)能開始有了初步定義，構(gòu)建國家建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展框架。2005年—2010年，國家通過政策鼓勵和引導(dǎo)建筑節(jié)能研究工作，有關(guān)建筑節(jié)能的研究成果如雨后春筍般紛紛出現(xiàn)，研究成果遍布各個領(lǐng)域。

清華大學(xué)薛志峰等對北京現(xiàn)有的大型公共建筑進(jìn)行實測勘察，分析了公共建筑的節(jié)能潛力[3]。

K.T.Chan等通過研究高層商業(yè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，發(fā)現(xiàn)高效能的圍護(hù)能夠減少接近35%的能源消耗[4]。

李志生等利用eQUEST模擬軟件對比不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗情況，說明了建筑外墻保溫系統(tǒng)的研究必要[5]。

戴雪芝對中國能源政策、建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)激勵政策實施效果進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對經(jīng)濟(jì)激勵政策效益進(jìn)行了量化評價[6]。

3 國外建筑節(jié)能概況

因全球可利用資源的日趨減少，能源問題的威脅顯現(xiàn)，使西方發(fā)達(dá)國家充分認(rèn)識到能源對國家的穩(wěn)定和發(fā)展而言至關(guān)重要。20世紀(jì)90年代，“溫室氣體”“全球氣候變暖”成為舉世矚目的話題，人們逐步開始意識到環(huán)境與能源對人類生存發(fā)展的重要性，環(huán)保、節(jié)能成為了世界環(huán)境發(fā)展的重要議題。2001年—2011年間世界一次能源消耗量的變化情況見圖1。

美國政府對建筑節(jié)能環(huán)保十分重視。政府制定了行業(yè)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)和推薦能源技術(shù)，注重標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、實用性和合理定位。1998年，美國綠色建筑協(xié)會創(chuàng)立了以節(jié)能為主旨的《綠色建筑評估體系》，成為目前世界各國中最具有影響力的建筑環(huán)保評估標(biāo)準(zhǔn)。美國的建筑節(jié)能從兩方面入手：首先是建筑物熱工性能，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能、采用高密閉性能的門窗和充分利用自然通風(fēng)、太陽能等節(jié)能環(huán)保措施降低采暖和空調(diào)能耗；其次，對能耗系統(tǒng)和設(shè)備的能源效率作進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計使用。美國政府積極推廣新能源、無污染能源技術(shù)的使用，制定一系列減稅優(yōu)惠政策，刺激太陽能等新能源的研究發(fā)展。在學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑部門使用太陽能，光電池板收集的光能同時用來照明、熱水供應(yīng)，實現(xiàn)了光能到電能的轉(zhuǎn)化[7]。

在歐洲，低耗能高舒適的建筑十分常見，在外墻、屋面、門窗玻璃、空調(diào)系統(tǒng)等方面運用了大量的節(jié)能材料和節(jié)能新技術(shù)，在建筑使用過程中，盡量采用自然送新風(fēng)方式，減少建筑能耗降低運營費用。2004年英國政府實施百萬“綠色住宅”建筑計劃；德國政府制定了嚴(yán)格的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)、建筑物CO2濃度排放量、建筑規(guī)劃設(shè)計等標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣清潔能源、可再生能源使用，為節(jié)能環(huán)保工程提供低利率貸款，積極發(fā)展低碳環(huán)保項目和建筑節(jié)能改造項目[7]。

1979年，日本頒布《能源法》，逐步建立國家節(jié)能體制，設(shè)立能源管理機構(gòu)，組織民間節(jié)能團(tuán)體交流經(jīng)驗。政府還提出“建筑的節(jié)能與環(huán)境共存設(shè)計”的概念。

建筑節(jié)能是各國建筑業(yè)發(fā)展不可忽視的問題，如何使建筑業(yè)由粗放型發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型發(fā)展，實現(xiàn)行業(yè)的跨越式轉(zhuǎn)變，完成建筑行業(yè)的技術(shù)革命，也成為建筑業(yè)發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。

GA.Florides等通過TRNsys軟件對一個典型建筑進(jìn)行了綜合模擬分析，發(fā)現(xiàn)隨著建筑保溫水平的提高，自然通風(fēng)的節(jié)能效果也會增強。在對建筑朝向的研究中指出長方體的建筑長邊面向南北最合理[8]；NurdilEskin和HamdiTurkmen利用模擬軟件Energy-Plus研究分析，得出了影響全年能耗的具體數(shù)據(jù)[9]；Mari-Louise Persson等通過利用DEROB-LTH軟件模擬分析，得出南向門窗的最優(yōu)尺寸[10]；Elisabeth Gratia和Andre DeHerde經(jīng)過深入研究指出：建筑墻體最內(nèi)層材料對建筑內(nèi)部溫度的控制起關(guān)鍵作用[11]；印度建筑設(shè)計師查爾斯·柯利亞提出“形式追隨氣候”的設(shè)計理念，提倡支持國產(chǎn)，多使用自然采光和自然通風(fēng)；馬來西亞知名生態(tài)建筑設(shè)計師楊經(jīng)文倡導(dǎo)生物氣候有限和低能源耗費原則。

在國外還有許多成功的綠色節(jié)能建筑案例。例如德國著名設(shè)計師托馬斯·赫爾佐格設(shè)計的雷根斯堡住宅陽光房[12]、英國BedZED零能耗生態(tài)村和德蒙特福特大學(xué)工程技術(shù)館、日本大林組本部大樓和大阪市中央體育館。

4 結(jié)語

建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)當(dāng)加大政策扶持，完善法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，加強國家間節(jié)能項目上的交流，吸取、借鑒國外節(jié)能建筑發(fā)展經(jīng)驗，鼓勵與發(fā)展新型節(jié)能材料與技術(shù)運用。在規(guī)劃、設(shè)計、建造、使用、維護(hù)全過程中，要盡量減少能源、土地、水和材料等資源的消耗，并盡可能對資源進(jìn)行循環(huán)利用，建設(shè)資源節(jié)約和循環(huán)利用的建筑。

[1] 康艷兵.實現(xiàn)“十一五”節(jié)能目標(biāo)的建筑節(jié)能措施分析(1)[J].中國能源,2007(1)：42.

[2] 鄭文亨.國內(nèi)外建筑節(jié)能現(xiàn)狀及對比[J].制冷與空調(diào),2008,22(4)：96.

[3] 薛志峰,江 億.北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J].暖通調(diào),2004,34(9):13-16.

[4] K.T.Chan,W.K.Chow.Energy impact of commercial-building envelopes in the sub-tropical climate[J].Applied Energy,1998(60):21.

[5] 李志生.夏熱冬暖地區(qū)辦公建筑能耗模擬與分析[J].節(jié)能技術(shù),2006,24(6):483-486.

[6] 戴雪芝,何維達(dá),狄彥強.建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)激勵政策多指標(biāo)綜合評價體系研究[J].建筑科學(xué),2007,23(2):54-60.

[7] 崔新明,廖春波.國內(nèi)外建筑節(jié)能的比較與經(jīng)驗[J].建設(shè)科技，2006(7)：45.

[8] GA.Florides,S.A.Tassou,S.A.Kalogirou,et al.Measures used to lower building energy consumption and their cost effectiveness[J].Applied Energy,2002,73(7):229.

[9] NurdilEskin, HamdiTurkmen. Analysis of annual heating and cooling energy requirements for office buildings in different climates in Turkey[J].Energy and Buildings,2007,40(5):763-773.

[10] Mari-Louise Persson, Arne Roos.Maria Wall. Influence of window size on the energy balance of low energy houses[J].Energy and Buildings,2006,38(3):181-185.

[11] Elisabeth Gratia, Andre DeHerde. Design of low energy office buildings[J].Energy and Buildings,2003,35(3):473-491.

[12] 朱穎心.國外綠色建筑面面觀[J].清華大學(xué)建筑學(xué)報(特稿),2010(32):13-15.

Discussion on construction energy conservation research status at home and abroad

Xu Pengcheng Gu Pingdao

(DonghuaUniversityEnvironmentalScienceandEngineeringInstitute,Shanghai201101,China)

The article according to the situation of the current international energy consumption and building energy consumption accounted, for building energy saving development survey and research status at home and abroad, points out that the slow development of domestic building energy efficiency technology, imbalance of regional development, and problems such as lack of supervision and management, listed a forward-looking policy of building energy saving, and can draw lessons from abroad. At the same time, the important phases of research results at home and abroad were reviewed.

energy shortage, building energy conservation, research status

2015-05-27

徐鵬程(1979- )，男，在讀工程碩士; 顧平道(1965- )，男，副教授

1009-6825(2015)22-0184-02

TU201.5

A