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主题:节能与幕墙节能的思考

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节能与幕墙节能的思考  发贴心情 Post By:2009-4-21 11:23:00

 

摘  要:本文对节能、建筑节能、幕墙节能的内涵进行了探讨性思考,提出了幕墙行业贯彻建筑节能设计标准的一些建议。

关键词:节能、建筑节能、幕墙节能、主动节能、被动节能。

(一 )引言:

《公共建筑节能设计标准》公布相同步,“叫停玻璃幕墙”的消息不胫而走。 消息缘自不断见诸报章的这一段话:“这一标准对于公建的节能提出了明确要求,包括外窗可开启面积不小于30%,玻璃幕墙最多只能占到墙面70%。建筑每个朝向的窗面, 玻璃幕墙和墙面的比例不得超过7∶10,” 。“玻璃幕墙在公共建筑中大规模地简单使用就是建筑方针不明确的显著体现”。 “现在的公建光追求外观新颖,而不讲节能,带来的建筑能耗问题非常严重。窗墙比越来越大加剧了建筑能耗,玻璃的保温性能很差,不仅传热系数很高,热惰性也很差,玻璃幕墙不节能”。…

另一种观点:“玻璃幕墙不一定不节能 ,所谓玻璃幕墙不节能,那要看它在什么情况下不节能。实墙在某些地方也不节能。这是一个不容否认的现实”。  “例如:深圳规划局办公楼就采用了大面积玻璃幕墙,这幢建筑投入使用后已经经历了冬天和夏天的考验,确实是一幢节能建筑”。

“执行标准不应该直接针对单个的建筑、甚至建筑的某一面墙体怎么去做”。“我们对能源的评判是一个综合的系统思想,而不是简单化规定这一面墙必须要做成70%的实墙、 30%的开窗。节能是一个方向,应该就一个建筑、甚至一个区域来平衡。  今天,中国有很多建筑确实很不节能,即便如此也不能让玻璃幕墙当这个替罪羊”。““叫停玻璃幕墙”纯属子虚乌有。这是一部份患有“恐幕(墙)症”、“仇幕(墙)症”人的“心因性反应”。…

 虽然双方同时对“节能”表示认同,但两者的看法、观点并不在相同的语境中。关于玻璃幕墙节能的争论,在某种程度上反映了不同建筑专业之间思维的差异或者说冲突。在一定程度上反映了“节能、建筑节能、幕墙节能”的两种思维,引人注目和思考。 

汪光焘部长在《建设节约型社会必须抓好建筑“四节”》一文中指出:“立足现有工作基础.借鉴国际经验,深入研究思考建筑“四节”问题,用新的理念研究思考。我们要开阔思路,以科学发展观为指导,用城乡统筹和循环经济的理念来研究思考。节能,不仅要重视建设时的节能,更重要的是长期使用时的总能耗下降。重点要研究建筑使用过程中的能源结构 和供应方式,提高能源利用效率,特别是新型和可再生能源的开发利用。研究建筑节能不能局限于建筑单体的墙体与门窗等围护结构的保温隔热问题”。学习汪部长的论述,对“节能、建筑节能、幕墙节能”试将学习心得整理如下,并作一些探讨性思考。

(二) 21世纪中国能源面临严峻挑战: y.^ N'm8D
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建筑节能,绿色建筑,节能建筑,生态建筑,可持续建筑,建筑能耗,建筑

-hvq/h.p(R'Kwww.topenergy.org  1). 人均能源消费水平低

      中国已成为世界能源生产大国。改革开放以来,我国能源工业保持了较快的增长。1997年我国原煤产量1373.0Mt,居世界第二位,占世界煤炭总产量的29.5%,发电量达1104.5TkWh,仅次于美国,居世界第二位,原油产量162.1Mt,居世界第五位;天然气产量24.5Bm3, 居世界第18位,中国在进入21世纪时,已拥有世界第三位的能源生产系统, 2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上,其中进口原油8900万吨,分别占世界石油需求增长总量的41%、32%。2001年以来,我国的原油消费需求仍以年10%以上的速度增长。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%。 我国一次能源消费量己超过俄罗斯,居世界第二位。能源消费总量虽大,但人口过多,人均能源消费水平很低。

       根据世界银行1997年6月发布的“1996年世界发展报告”, “部分国家人均能源消费比较”(表1) 和”世界不同收入国家人均能源消费量” (表2),中国人均能源消费量低于世界平均水平,与发达国家相差甚大。

表1   部分国家人均能源消费比较      单位:kgoe/人
.年份  中国  美国 日本 法国 英国 意大利 韩国  加拿大 德国

1980   421  7908  2972 3539  3572  2466  1087  7854  4587

1994   664  7819  3856 4042  3772  2707  2982  7854  4128
资料来源:世界银行,1996年世界发展报告,1997年6月。
表2    世界不同收入国家人均能源消费量      单位:kgoe/人
‑年份 世界平均 低收入国家 中等收入国家 高收入国家

1980   1419      248         1537       4644

1994   1433      369         1475       5066
从世界经济发展经历来看,经济越发达,人均能源消费量越多。21世纪中叶,我国要实现邓小平第三步的发展目标,国民经济要达到届时中等发达国家的水平,人均能源消费量必将 有很大的增长。国际有关能源机构预测,到2050年世界人均能源消费量为2.0~2.5吨油当量(toe),经济合作与发展组织(OECD)国家平均为5.6-6.7吨油当量(toe)。则我国届时人 均能源消费量至少是2.9-3.9吨油当量(toe)。约为我国1994年人均能源消费量的4.4─5.8倍,如果2050年时我国人口总数为14.5~15.8亿,我国能源消费总量约为目前美国能源消费总量的1.5~2倍左右,为届时世界能源消费总量16%~22%。到2020年中国将实现经济翻两番,届时人均GDP超过1万美元。这一时期是实现工业化的关键时期,也是经济结构、城市化水平、居民消费结构发生明显变化的阶段。反映到能源领域,中国面对的情况要比发达国家在同一历史时期经历的情况复杂得多。中国要在比发达国家复杂得多情况实现能源翻倍的增长,这是21世纪中国能源面临挑战一个严峻的挑战。

1e!O.X{uq‑U(]  2).能源效率低。

      根据联合国欧洲经济委员会(ECE)的能源效率评价和计算方法,能源系统的总效率由三部分组成:开采效率(能源储量的采收率)、中间环节效率(包括加工转换效率和贮运效率)、终端利用效率(即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能量之比)。中国l992年能源系统的总效率为9.3%。其中开采效率32%,中间环节效率70%,终端利用效率41%。中间环节和终端利用效率的乘积通常称为“能源效率”。1992年中国能源效率为29%,约比先进国际水平低10个百分点,终端利用效率也低10个百分点以上。
 我国1995年的能源效率相当于OECD国家70年代后期的水平,终端利用环节的效率仅略高于OECD国家70年代初的水平,工业部门的能源利用率比OECD国家70年代初的水平尚低5个百分点。中国的能源利用效率远低于西方发达国家,从单位GDP的能源消费上看,无论用官方汇率还是用购买力平价PPP法计算,中国的能源效率都属世界上最低的一类。

3).人均能源资源不足
中国拥有居世界第一位的水能资源,居世界第二位的煤炭探明储量,石油探明采储量居第11位。已探明的常规商品能源资源总量是1550亿吨标准煤(Btce),占世界总量的10.7%。但中国人口众多,人均能源资源探明量只有135吨标准煤(Btce),相当于世界平均拥有量264(Btec)的51%。我国煤炭人均探明储量为147吨,是世界人均值208吨的70%,石油人均探明储量2.9吨,为世界人均数的11%,天然气为世界人均数的4%;即使水能资源,按人均数也低于世界人均值。

中国过分高度依赖煤炭的消费,煤炭在一次能源消费构成中占75%,过多地使用煤炭必然会带来效率低,效率差,环境污染严重的后果。

4).能源成为我国经济命脉所在,威胁国家稳定安全2004年全国电荒、煤荒集中爆发。2004年上半年,27个省份全面告急,国家电网被迫拉闸限电80多万次;下半年,北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。因能源断 供而造成的经济损失无从计算,直接关系到了国家经济命脉,威胁到国家的稳定与安全。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%。我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。我国能源消耗需求旺盛的同时,进口依赖度提高,这使得国内经济受国际形势的牵制增大

5).环保压力大:中国要满足可持续的能源供应正面临环境巨大压力。未来20年,由于工业化和城市化的驱动,中国的电力需求增长200%,大约要占到全球的13%,相当于整个西欧在2020年的发电总量。石油方面现在中国的需求已经占到了全球6.3%,到2020年需求量将达到4.3亿吨,占全球需求量的8.5%。最大的制约因素是能源资源的供应能力。煤炭加石油大约占了中国一次能源的90%,这也就意味着将有相应的温室气体排放量。目前我国温室气体的排放量已经占到了亚洲的首位,在世界上仅次于美国。而与能源燃烧相关的空气污染使中国40%的国土受到了酸雨的威胁,100多个城市雨水的PH值都非常低,如果不采取进一步措施,2020年我国的二氧化硫和二氧化氮的排放将分别超过4000万吨和3500万吨。同时,火力发电所需要的用水量也非常巨大,一座大型的火力发电厂的耗水量,大约相当于一个中小型城市的生活用水总量。jY.iy$C        OX_+D,S­l绿色建筑、节能建筑、生态建筑、可持续建筑、建筑能耗、建筑能源0x b-c9^+Z(H‑Rz6b

6) 基于以上一些分析:解决我们国家的能源问题,比世界上任何国家都要困难,跟用有限的耕地解决我国13亿人的小康问题一样困难!要从根本上解决能源制约,满足经济持续快速增长的需求,既要发展新能源(尤其是可再生能源);又要坚持节约优先,走一条低能耗跨越式发展之路,建设节能型社会。
   建设节能型社会包含两个层面的内容,一方面需要继续保持发扬“勤俭节约”的优良传统,尽可能减少能源消耗;另一方面需要树立科学发展观,“科学用能”,提高能源利用效率和降低污染。建设节能型社,落实科学发展观,着力推动用能、节能科技进步,增强用能、节能创新能力,使低能耗型的可持续发展变为现实。从我国目前节能的实现因素看,通过调整行业和产品结构实现的节能约占工业部门节能潜力的70%-80%,依靠技术进步降低单位产品能耗实现的节能仅占20%-30%。无论结构调整,还是降低单位产品能耗,都离不开科技创新和技术进步。要依靠科技进步和劳动者素质的提高,从根本上转变经济增长方式,建设节 能型社会,提高经济增长的质量和效益,实现经济增长与节能效益相统一,真正走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、能源利用率高的稳定持续发展之路。

  中国中长期能源发展战略是节能优先战略.。科学用能和提高能源利用率是确保我国中长期能源供需平衡的先决条件,中国人口基数大,到下世纪中叶将超过15亿。无论是从国内资源还是世界资源的可获量考虑,中国只有创造比目前发达国家更高的能源效率, 中国只有创 造比目前发达国家更科学的用能,才可能在有限的资源保证下,实现高速经济增长和达到中等发达国家人均水平,如果仅从增加供应量出发,则无法确保能源供需平衡。因此,在国家能源发展战略上要充分体现把科学用能和提高能源效率作为基本出发点。节能不仅是经济问题, 关系到国家发展战略 。如果我们想用较低的人均能源来实现现代化的生活水平,就必须创造出比发达国家更高的能源效率和更科学用能,但目前中国仍低于发达国家,这就是差距,也是21世纪中国能源面临的严峻挑战!   

(三) 中国建筑行业所面临的严峻挑战:

1).建筑能耗约占社会总能耗的1/3,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的27.45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比重最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国能源发展的软肋。

2).高耗能建筑比例大。到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前,我国已建房屋有400亿平方米,95%以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%。因高耗能建筑比例大,单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展,到2020年,我国建筑耗能将达到1089亿吨标准;到2020年,空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷发电能力,这将会是一个十分惊人的数量。据分析,我国目前处于建设鼎盛期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而95%以上是高耗能建筑。以此推算,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。

3).我国建筑节能状况落后,亟待改善。在上世纪70年代能源危机后,发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日,我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明,国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比,我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上,与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言,全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成,我国却没有那样强有力的能源后盾支持,在这样的国情下,建筑节能水平的改善实际上应该比发达 国家更为紧迫。

4)  节能建筑与绿色、生态、可持续建筑内涵及关系:

中央和建设部最近提出要大力发展节能节地节水节材型建筑(简称四节一环保)。  目前,世界各国普遍重视节能和绿色建筑研究。许多国家和组织都在节能、环境、生态和绿色建筑等方面制定了相关政策和评价方法,有的已着手研究编制可持续建筑标准。由于世界各国经济发展水平、地理位置和人均能源资源条件不同,对绿色建筑和可持续建筑的研究与理解也存在较大差异。对比世界上主要国家在这个领域的研究成果。这些国家所注重研究的绿色建筑、生态建筑和可持续建筑的基本定义,提法不同 内涵相通。

  不管绿色建筑、生态建筑还是可持续建筑都是注重以人为本和可持续发展,建造一个满足人类居住的室内环境,强调健康舒适。不仅包括适合的温湿度、通风换气效率、噪音、自然光、空气品质等物理量,而且包括建筑布局、环境色彩、照明、空间利用、使用材料及工作的满意度和良好的人际关系等主观性心理因素,最终目标也是节约能源,科学有效地利用资源。

  我们从基本国情考虑,从人与自然和谐发展,节约能源,有效利用资源和保护环境角度,提出“节能省地型建筑”这一概念,主要内容是节能、节地、节水、节材与环境保护,注重以人为本,强调可持续发展。对中外85个(其中国外70个,国内15个)运用可持续发展理念进行设计的建筑物进行分析,分析结果表明,其核心内容主要也是节能、节地、节水、节材与环境保护等方面。从这个意义上讲,节能省地型住宅和公共建筑与绿色建筑、生态建筑、可持续建筑的基本内涵是相通的,具有某种一致性,是具有中国特色的可持续建筑理念。

5) 一些发达国家是在工业化、城市化和大规模的城市建设基本完成后,结合国际能源和环境状况提出的,实际上多数国家也往往更多地研究建筑单体。我国正处于工业化、城镇化加速发展时期,建设量大面广,面临的环境和资源有自身的情况和要求。迫切需要用城乡统筹和循环经济的理念来研究节能,不仅要重视建设时的节能,更重要的是长期使用时的总能耗下降。重点要研究建筑使用过程中的能源结构和供应方式,提高能源利用效率,不仅仅要注 重单体建筑上的效果,更要注重全面降低资源消耗和保护环境的总体要求。因此,根据中国国情,确立中国节能建筑和建筑节能科学内涵,尽可能减少建筑能源消耗,尽快地提高建筑能源利用效率,走一条低能耗跨越式建筑发展之路是中国建筑行业所面临的严峻挑战。

(四) 中国建筑幕墙、门窗行业面临的严峻挑战:

1)围护结构能耗大。围护结构在建筑总能耗中所占比例约为72%,若以其为100%作基数,外墙的能耗传热量24%,屋顶能耗22%,地面能耗15%,窗户的传热量占20%和空气渗透量能耗13% 相加,则约占建筑全部耗热的1/3,可见窗户在建筑能耗中占有较大的比例,

2)从全面、系统节能的意义上来讲:建筑外围护结构节能不仅是给墙体做内保温或外保温。其实远远不止于此。这次刚刚落成的清华大学超低能耗示范楼是一个节能样板。在该项目研究中包括了对建筑物理环境控制与设施研究(声、先、热、空气质量等)、建筑材料与构造(窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等)、建筑环境控制系统的研究(高效能源系统;新的采暖通风和空调方式及设备开发等)、建筑智能化系统研究等。单就其外围护结构来说,也并不只是采用保温隔热墙体,要考虑到从墙体到地面、到屋顶,从采光到节水节电等方方面面,要有全面、系统的思维,运用多种节能技术。如下表、下图示意:



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