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應對全球變暖和減少碳排放已成為全球共同的戰(zhàn)略選擇,全球建筑領域的碳排放約占總排放的三分之一左右,與工業(yè)、交通并列為溫室氣體排放的三大重點領域,建筑碳減排意義重大,受到各國普遍重視。
一是, 低碳建筑標準成為發(fā)達國家推廣低碳建筑的重要手段, 我國標準明顯落后。
歐盟于2010 年立法規(guī)定新建公共建筑和住宅分別于2018 年和2020 年實現(xiàn)近零能耗或超低能耗。英國提出住宅和公共建筑的采暖、照明和家用/ 辦公電器分別在2016 年和2019 年實行凈零碳排放。德國正在制定法定標準,到2020 年所有新建的住宅和公共建筑實現(xiàn)零化石燃料消耗。荷蘭提出到2020 年住宅和公共建筑都實現(xiàn)能源中性(energy neutral),即建筑產(chǎn)能和用能持平。丹麥在同一套建筑節(jié)能法規(guī)中有強制性和自愿性執(zhí)行共2套指標體系,自愿性標準被稱為低能耗標準,將成為下一版本的強制性標準,起到風向標的作用,2015 年丹麥就將把目前的自愿性低能耗標準升級為強制性標準。
我國北方地區(qū)建筑節(jié)能工作開展得早、基礎好,嚴寒地區(qū)建筑節(jié)能標準遠比其他地區(qū)嚴格,然而,與發(fā)達國家的差距仍然顯著,外在表現(xiàn)為建筑節(jié)能標準對圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)設定明顯偏高, 突出表現(xiàn)為采暖能耗高。在墻體傳熱系數(shù)方面,同處于嚴寒氣候區(qū)的北歐和西歐居住建筑節(jié)能標準對墻體傳熱系數(shù)要求比我國的更嚴,例如,英國住宅和公共建筑墻體傳熱系數(shù)加權(quán)平均為0.25W/(m2·K),部品的最高值是0.35W/(m2·K),德國墻體傳熱系數(shù)要求為0.30W/(m2·K),瑞典墻體傳熱系數(shù)最高為0.18W/(m2·K),而被動房(詞條“被動房”由行業(yè)大百科提供)屋(Passive House)的傳熱系數(shù)則將降低至0.06~0.10W/(m2·K)。另外,我國標準中的傳熱系數(shù)最大值和最小值間的范圍普遍很大,而歐洲多數(shù)地區(qū)普遍很小。在屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)方面,除嚴寒區(qū)(A)和嚴寒區(qū)(B)小于三層的住宅外,我國建筑節(jié)能標準對建筑屋面隔熱保溫方面的傳熱系數(shù)指標均與美國的建筑節(jié)能標準存在差距。美國ASHRAE 90.1-2007 要求住宅和非住宅屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)在任何氣候區(qū)均為0.27 W/(m2·K),我國所有氣候區(qū)的公共建筑屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)規(guī)定性指標均劣于美國ASHRAE 90.1-2007。北歐和西歐建筑節(jié)能標準比美國ASHRAE 90.1 更嚴,例如,與齊齊哈爾處于同一建筑氣候區(qū)的芬蘭首都赫爾辛基,屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.16 W/(m2·K),比齊齊哈爾優(yōu)56%。
在門窗傳熱系數(shù)方面,我國所有氣候區(qū)建筑外窗的節(jié)能標準明顯低于同氣候區(qū)發(fā)達國家標準,嚴寒地區(qū)居住建筑節(jié)能標準中的主流門窗的傳熱系數(shù)指標比同氣候區(qū)的歐洲差至少15%,盡管黑龍江省有全國最嚴格的外窗傳熱系數(shù)要求,但《黑龍江省居住建筑節(jié)能65% 設計標準》(DB23/1270-2008)仍比德國差38%。
低碳建筑在我國還是一個新的概念,個別行業(yè)協(xié)會嘗試性地推出了低碳建筑標準草案,但并未付諸實施。一些研究機構(gòu)和房地產(chǎn)商也開展了低碳建筑的研究,但目前尚未提出成體系、能實施的低碳建筑標準。
今后的建筑節(jié)能標準中碳減排的要求會加強。我國制定低碳建筑標準應重視建筑本體節(jié)能,大幅提高建筑節(jié)能指標要求,例如使嚴寒地區(qū)新建建筑節(jié)能水平提升30%~50%,趨近德國被動房標準;同時,在確保建筑節(jié)能的前提下,提高可再生能源(詞條“可再生能源”由行業(yè)大百科提供)利用比例,實現(xiàn)建筑低碳化。此外,各地制定適合于自身特點的建筑碳排放測量、監(jiān)測和報告方法,為低碳建筑和建立建筑碳排放權(quán)交易奠定基礎。
二是, 大力推進可再生能源在建筑的應用。
以土地面積和人口數(shù)量方面與齊齊哈爾相近的丹麥為例,2012 年丹麥可再生能源占能源總消耗量的比例為23%,電力中43.1% 為可再生能源。2012 年3 月,丹麥議會制定了雄心勃勃的溫室氣體減排目標和可再生能源發(fā)展計劃,2020 年可再生能源占能源的比例達到35%,發(fā)展風電等可再生能源發(fā)電能力,使可再生能源占發(fā)電能源的80%,其中風電占50% ;到2030 年,全國全部淘汰以石油和煤為燃料的采暖;到2035 年,電力生產(chǎn)和供暖完全由可再生能源提供;到2050 年,包括交通在內(nèi),丹麥所有能源消耗完全擺脫對化石燃料的依賴,屆時,丹麥可再生能源占能源消費的比例將達到100%。歐盟部分國家已明令加強建筑可再生能源應用,見表1。
瑞士、挪威等非歐盟成員國也對建筑可再生能源應用有要求。瑞士要求采暖和熱水能源中至少有20% 是可再生能源,日內(nèi)瓦、巴塞爾和沃德地區(qū)要求至少是30%。未來的建筑都將成為微型發(fā)電廠,就地收集可再生能源;每棟建筑以及基礎設施使用氫和其他儲存技術,以存儲間歇式能源;利用互聯(lián)網(wǎng)技術使成千上萬棟建筑生產(chǎn)的能源聯(lián)網(wǎng)共享。未來建筑不僅是零碳排放,還將是能源的生產(chǎn)單位和儲能設施。我國各地須因地制宜,切實挖掘新能源(詞條“新能源”由行業(yè)大百科提供)和可再生能源資源,推進新能源建筑一體化應用。
三是,加強既有建筑節(jié)能改造。
自上世紀90 年代以來,德國、法國、波蘭、愛莎尼亞等國家對既有建筑進行大規(guī)模改造,在政策、機制和模式等方面進行了深入探索,取得了很好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。例如,在東、西德統(tǒng)一后,東德地區(qū)有27.3萬套工業(yè)預制(詞條“預制”由行業(yè)大百科提供)板建筑需要節(jié)能改造,改造后的采暖能耗從119kWh/m2 降低到43kWh/m2,然而,節(jié)能改造投入總投資為66 億歐元之多,按照每套投資24346歐元,折合人民幣18 萬元/ 套。在既有建筑節(jié)能改造方面,丹麥面臨的挑戰(zhàn)十分嚴峻。
目前每年新建筑只占既有建筑總量的1%,如何提高既有建筑能效是丹麥建筑節(jié)能領域的重中之重。既有建筑節(jié)能的潛力大,據(jù)丹麥建筑研究所估計,在2050 年丹麥既有建筑節(jié)能潛力達70%~75%。鑒于每30~40 年即有一次翻修,預計丹麥在2050 年之前大部分建筑將進行一次翻修。為了推進既有建筑節(jié)能改造,丹麥在建筑法規(guī)中做了嚴格要求。一則,要求對建筑外圍護結(jié)構(gòu)改造或改造投資超過建筑資產(chǎn)25% 的項目必須進行節(jié)能改造。二則,對既有建筑改、擴建,翻修、保養(yǎng)和更換提出了更加嚴格的要求。以外墻的傳熱系數(shù)要求為例,改變用途或擴建的房屋為0.15W/(m2·K),翻修、維修、更換部件的為0.20W/(m2·K),而新建的為0.30W/(m2·K)。
我國既有建筑面積已經(jīng)突破500 億平方米,建筑體量大,不節(jié)能建筑比例高。其中,北方城鎮(zhèn)采暖能耗約占全國總能耗的三分之一,節(jié)能潛力大,是節(jié)能改造的重點,據(jù)住宅和城鄉(xiāng)建設部的不完全統(tǒng)計,僅北方采暖地區(qū)城鎮(zhèn)既有居住建筑就有大約35 億平方米需要和值得節(jié)能改造,占北方城鎮(zhèn)建筑總量的三分之一強。我國對既有建筑節(jié)能改造的難度估計太過樂觀,除了資金障礙外,制約既有建筑節(jié)能改造的主要障礙還有:缺乏可行的長遠規(guī)劃,政策不配套,沒有形成良好的市場機制,企業(yè)和業(yè)主缺乏足夠的認識和理解,改造的標準普遍低于新建筑,低成本、適用的綜合集成改造技術缺乏。既有建筑節(jié)能改造是個長期工作,德國用18 年才基本完成對東德建筑的節(jié)能改造任務,而改造的建筑面積僅約4000 萬平方米,相當于我國北方采暖地區(qū)城鎮(zhèn)有節(jié)能改造價值建筑總量的1.17%。我國北方采暖地區(qū)既有建筑節(jié)能改造需要從長計議,系統(tǒng)謀劃,制定可行的節(jié)能改造技術路線,開展綜合改造。
四是,完善激勵和制約機制,支持節(jié)能改造和使用可再生能源。
丹麥從1981 年開始補貼建筑可再生能源應用,該獎勵政策持續(xù)20 年,包括支持熱泵和太陽能采暖,采暖能耗中可再生能源的比例從1980 年的5% 提高到2001年的13%。為了促進可再生能源應用,從2013 年起建設的新建建筑禁止采用燃料油和天然氣作為建筑采暖能源,從2016 年起,集中供暖或天然氣覆蓋范圍的既有建筑禁止新安裝燃油采暖設備(詞條“設備”由行業(yè)大百科提供),老舊燃油采暖設備必須淘汰。同時正在研究是否恢復對熱泵和太陽能采暖的補貼政策。因能效低,對于獨立采暖用戶采用生物質(zhì)能源不予補貼。此外,明確要求供熱企業(yè)的法律責任,包括提升建筑能效,調(diào)整燃油和天然氣采暖能源,提升供暖系統(tǒng)能源效率,要求把供暖能源效率從2013 年的平均50%提高到2017~2020 年的75%。
五是,以先進標準為引領,積極推進低能耗和低碳建筑工程示范和推廣。
通過自愿性低能耗標準的實施,可引導業(yè)界開展有針對性的創(chuàng)新性的研發(fā)和示范,推動技術進步和成本降低。目前全世界被動房已擁有超過3 萬套,其中德國就超過1.6萬套,其全年總能耗(包括采暖、空調(diào)、換氣、熱水、照明和家用電器)強度為14.8kg 標煤/m2,是我國北方采暖地區(qū)平均能耗(采暖和電耗)強度的39%,是齊齊哈爾城鄉(xiāng)建筑能耗(詞條“建筑能耗”由行業(yè)大百科提供)強度的62%。丹麥有四分之一的地方政府設立低能耗建筑專區(qū),在該區(qū)域中只能建設低能耗建筑。
通過示范,發(fā)達國家摸索出建筑零碳化技術路線:提高建筑圍護結(jié)構(gòu)為先,采用高效的機電設備和電器,采用微電網(wǎng),實現(xiàn)零碳。采用加大保溫層厚度、減少熱橋、使用三玻Low-E 窗和活動外遮陽或者植物遮陽等技術手段降低建筑本體的能耗,使用地源熱泵(詞條“地源熱泵”由行業(yè)大百科提供)、太陽能熱水器等可再生能源和生物質(zhì)能源材料和技術手段,實現(xiàn)建筑使用期低碳甚至零碳排放。零碳和低能耗建筑示范項目的技術手段和關鍵材料見表2。此外,熱泵技術、有熱回收功能的通風系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、燃木材的鍋爐等應用前景均可觀。
建筑的環(huán)境足跡可觀,占全球能源消耗的40%,水消耗的25%,占用12% 土地資源,產(chǎn)生30%的固體廢物,排放全球33% 的溫室氣體,因而,建筑節(jié)能和減排均受到日益重視。伴隨著建筑節(jié)能向深度推進,低碳化正成為建筑減少環(huán)境負荷的關鍵途徑,我國在此方面亟待迎頭趕上!就辍