關鍵詞:建築節能;零能耗;中國特色
一、什麼是建築節能
什麼是建築節能,用什麼評價標準來評估一個建築是否節能,這是建築節能工作的基本問題。然而,目前在這個基本問題上似乎並沒有形成完全一致的觀點。為此有必要討論和澄清。
(一)查對技術清單的方法
這種辦法就是考察一座建築采用了多少項建築節能技術,以此來考核和評價是否是節能建築。例如,是否是外牆外保溫,是否采用低輻射玻璃和“帶呼吸幕牆”,是否采用水源熱泵、地源熱泵等等。然而,由於建築性能對氣候的依賴性,不同氣候帶的建築,不同的建築功能,不同建築使用特點(如室內發熱量大小),對建築物的要求和建築係統的要求差別很大,從而也就需要不同的節能技術措施與產品。在一定程度上甚至可以認為幾乎沒有哪種節能技術和產品在任何地區、任何功能的建築中都普遍適用。並且,在很多場合,盲目地采用一些不適宜的“節能技術”,不僅提高了投資,而且還很可能導致實際能耗的增加。
例如,水源熱泵提取地下水的低溫熱量,通過熱泵升溫後,作為采暖熱源。由於熱泵的電力消耗基本上與要求的熱水溫度與地下水溫度的溫差成正比,因此在地下水溫度在15℃左右的黃河流域地區,當地下水資源條件具備時,地下水源熱泵可以作為一種有效的建築節能措施。而當在東北嚴寒地區采用這一方式時,由於地下水溫度低,熱泵電耗就高,這樣,即使具備地下水資源,較高的電耗也使得這種方式失去了節能的優勢,甚至導致實際的能源消耗高於常規方式。
圍護結構的保溫是又一例。對於室內發熱量很高的建築,例如人員密度較高的辦公樓,把室內的熱量散出到室外,是這類建築的環境調節的主要任務。而春、秋、冬三季室外溫度都低於室內溫度,通過圍護結構可以有效地把部分熱量排出,減少機械係統的降溫排熱任務。此時,盲目地改善外牆保溫,隻能減少通過外牆的散熱,增加機械係統排熱負荷,最終導致建築運行能耗的增加。
對建築室內環境是“全麵掌控”還是“適當改善”,這兩種不同思路可能是造成實際建築運行能耗差別的最主要原因。要用一種樸素的心態從“適當改善”出發考慮建築與設備係統的設計,可能比較多的是作“減法”;而“全麵掌控”則往往是作“加法”。查對技術清單法很容易從推進建築節能出發,促進了“加法”,從而最終導致實際能耗的增加。美國費城一座2002年建設的辦公建築,在圍護結構、控製係統等各方麵都采用了多項節能措施。建成後請專家評議,一致認為是節能建築,並給予按照50%的麵積收取能源費的優惠。然而在2006-2007年的實測結果表明,其實際的運行能耗卻比鄰近的一般建築高20%~30%。北京的一座2002年建成的辦公建築,審查的結果其所采用的各項技術都優於“公共建築節能標準”中規定的各項節能措施。圍護結構保溫、熱回收、變頻風機等技術都得到普遍應用。然而連續幾年的測試表明,它的單位建築麵積運行能耗卻一直處於北京一批同類辦公建築之首。此類案例比比皆是。盲目地堆砌節能技術,其結果是實際能源消耗的上漲。這難道就是我們推動建築節能工作的最終目的嗎?
查對技術清單法導致建築節能工作的形而上學和簡單化,很難收到建築節能的實效。以采用了多少項節能技術作為炫耀一座建築的節能性,以某項節能技術在某地區廣泛應用的程度作為炫耀該地區建築節能的業績,以引進和推廣多少項先進節能技術作為完成建築節能任務的主要途徑,都很難真正實現建築節能的真正效果,反過來卻極有可能成為某類“節能產品”的推銷機製。建築節能的目的就是使建築運行能耗的真正降低,而再無其他目的。因此查對技術清單的做法不可能真正實現建築節能的目標。
(二)考核可再生能源比例的方法
目前在很多新開發區和新開發項目中,都把用可再生能源提供建築總能源的比例作為考核一個項目是否節能、綠色、生態的重要指標。但這樣一個指標是否科學和有效呢?我們希望降低建築實際的運行能源消耗量,使用了一定比例的可再生能源,從而可以減少常規能源的消耗量。但是如果建築總的能源需求量不同,A建築比B建築高50%。當A建築采用了20%可再生能源時,實際的常規能源消耗量仍比B建築高出20%,因此對於B建築來說,A建築仍然是高能耗建築,而不能僅因為它采用了20%可再生能源就成為節能建築。
怎樣考核可再生能源的利用量呢?目前納入到建築可再生能源利用中的技術措施主要包括:太陽能光伏發電、太陽能熱水器、太陽能采光、與建築結合的風力發電、地源熱泵、水源熱泵等。這些方式可以分為兩類:將太陽能或風能轉換為建築需要的能源,可稱為“直接型可再生能源利用”;通過熱泵利用地下與地麵的溫差獲取建築需要的熱量或冷量,可稱為“熱泵型可再生能源利用”。
對於直接型利用,是把太陽能、風能這些在建築周邊的低密度能源轉換為高品位常規能源(如電能,生活熱水除外),然後再通過常規係統由電力等常規能源形式的高品位能源通過常規途徑服務於建築所需要的各類需求。這些需求中大多數最終的形式實際要求的是低品位能源。這樣的多次轉換環節,按照熱力學分析,一定是損失大,效率低,從而也就導致初投資高。用太陽能、風能滿足建築需求的最佳途徑是太陽能風能的直接利用。例如通過合理的建築設計使建築內部獲得良好的自然采光效果,從而大幅度減少白天對人工照明的需要;通過合理的建築造型和圍護結構設計使得冬季可有效地利用太陽光提高室溫,減少采暖需求;在夏季通過避免陽光進入,減少空調需求;通過合理的建築設計使得能夠利用風能解決建築物得通風換氣,全麵替代機械通風係統。這些與建築融為一體的被動式設計,實現可再生能源到建築需求的直接轉換,也是低密度、低品位到低密度低品位的直接轉換。無轉換環節必然使得可再生能源利用效率高,增加的初投資少,效益高。這些方式是建築節能和建築中推廣可再生能源應用的最應提倡的方式。然而這些直接應用卻很難量化成可再生能源的利用量,從而往往不被計入可再生能源替代常規能源的替代比例中。於是,這樣的考核方式就很容易促進不甚合理的可再生能源多次轉換的利用方式,反而就可能抑製最合理的各種直接利用方式。轉換環節的多少,轉換過程中能源品位的變化,實際可以作為評價各種太陽能風能利用方式的指標。例如太陽能熱水器直接把太陽能轉換為生活熱水,屬於低密度-低品位的直接利用方式,所以是最合理的利用方式。這就是為什麼在沒有什麼優惠政策的大環境下完全依靠市場機製就使我國太陽能熱水器獲得了廣泛的普及,其成果舉世矚目。而太陽能熱水器產生熱水再進入散熱器采暖的方式轉換環節多,無政策支持,僅僅靠市場機製就很難推廣。可是我們為什麼要通過某種政策機製去促進一些不十分合理的利用方式呢?