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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、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 年立法規定新建公共建筑和住宅分別于2018 年和2020 年實現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零化石燃料消耗。荷蘭提出到2020 年住宅和公共建筑都實現能源中性(energy neutral),即建筑產能和用能持平。丹麥在同一套建筑節能法規中有強制性和自愿性執行共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。
我國北方地區建筑節能工作開展得早、基礎好,嚴寒地區建筑節能標準遠比其他地區嚴格,然而,與發達國家的差距仍然顯著,外在表現為建筑節能標準對圍護結構的傳熱系數設定明顯偏高, 突出表現為采暖能耗高。在墻體傳熱系數方面,同處于嚴寒氣候區的北歐和西歐居住建筑節能標準對墻體傳熱系數要求比我國的更嚴,例如,英國住宅和公共建筑墻體傳熱系數加權平均為0.25W/(m2·K),部品的最高值是0.35W/(m2·K),德國墻體傳熱系數要求為0.30W/(m2·K),瑞典墻體傳熱系數最高為0.18W/(m2·K),而被動房(詞條“被動房”由行業大百科提供)屋(Passive House)的傳熱系數則將降低至0.06~0.10W/(m2·K)。另外,我國標準中的傳熱系數最大值和最小值間的范圍普遍很大,而歐洲多數地區普遍很小。在屋面傳熱系數方面,除嚴寒區(A)和嚴寒區(B)小于三層的住宅外,我國建筑節能標準對建筑屋面隔熱保溫方面的傳熱系數指標均與美國的建筑節能標準存在差距。美國ASHRAE 90.1-2007 要求住宅和非住宅屋面傳熱系數在任何氣候區均為0.27 W/(m2·K),我國所有氣候區的公共建筑屋面傳熱系數規定性指標均劣于美國ASHRAE 90.1-2007。北歐和西歐建筑節能標準比美國ASHRAE 90.1 更嚴,例如,與齊齊哈爾處于同一建筑氣候區的芬蘭首都赫爾辛基,屋面傳熱系數為0.16 W/(m2·K),比齊齊哈爾優56%。
在門窗傳熱系數方面,我國所有氣候區建筑外窗的節能標準明顯低于同氣候區發達國家標準,嚴寒地區居住建筑節能標準中的主流門窗的傳熱系數指標比同氣候區的歐洲差至少15%,盡管黑龍江省有全國最嚴格的外窗傳熱系數要求,但《黑龍江省居住建筑節能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,個別行業協會嘗試性地推出了低碳建筑標準草案,但并未付諸實施。一些研究機構和房地產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能,大幅提高建筑節能指標要求,例如使嚴寒地區新建建筑節能水平提升30%~50%,趨近德國被動房標準;同時,在確保建筑節能的前提下,提高可再生能源(詞條“可再生能源”由行業大百科提供)利用比例,實現建筑低碳化。此外,各地制定適合于自身特點的建筑碳排放測量、監測和報告方法,為低碳建筑和建立建筑碳排放權交易奠定基礎。
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展計劃,2020 年可再生能源占能源的比例達到35%,發展風電等可再生能源發電能力,使可再生能源占發電能源的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,電力生產和供暖完全由可再生能源提供;到2050 年,包括交通在內,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,日內瓦、巴塞爾和沃德地區要求至少是30%。未來的建筑都將成為微型發電廠,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;利用互聯網技術使成千上萬棟建筑生產的能源聯網共享。未來建筑不僅是零碳排放,還將是能源的生產單位和儲能設施。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、經濟和環境效益。例如,在東、西德統一后,東德地區有27.3萬套工業預制(詞條“預制”由行業大百科提供)板建筑需要節能改造,改造后的采暖能耗從119kWh/m2 降低到43kWh/m2,然而,節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。在既有建筑節能改造方面,丹麥面臨的挑戰十分嚴峻。
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能領域的重中之重。既有建筑節能的潛力大,據丹麥建筑研究所估計,在2050 年丹麥既有建筑節能潛力達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能改造,丹麥在建筑法規中做了嚴格要求。一則,要求對建筑外圍護結構改造或改造投資超過建筑資產25% 的項目必須進行節能改造。二則,對既有建筑改、擴建,翻修、保養和更換提出了更加嚴格的要求。以外墻的傳熱系數要求為例,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突破500 億平方米,建筑體量大,不節能建筑比例高。其中,北方城鎮采暖能耗約占全國總能耗的三分之一,節能潛力大,是節能改造的重點,據住宅和城鄉建設部的不完全統計,僅北方采暖地區城鎮既有居住建筑就有大約35 億平方米需要和值得節能改造,占北方城鎮建筑總量的三分之一強。我國對既有建筑節能改造的難度估計太過樂觀,除了資金障礙外,制約既有建筑節能改造的主要障礙還有:缺乏可行的長遠規劃,政策不配套,沒有形成良好的市場機制,企業和業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城鎮有節能改造價值建筑總量的1.17%。我國北方采暖地區既有建筑節能改造需要從長計議,系統謀劃,制定可行的節能改造技術路線,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能源不予補貼。此外,明確要求供熱企業的法律責任,包括提升建筑能效,調整燃油和天然氣采暖能源,提升供暖系統能源效率,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,可引導業界開展有針對性的創新性的研發和示范,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、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平均能耗(采暖和電耗)強度的39%,是齊齊哈爾城鄉建筑能耗(詞條“建筑能耗”由行業大百科提供)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,在該區域中只能建設低能耗建筑。
通過示范,發達國家摸索出建筑零碳化技術路線:提高建筑圍護結構為先,采用高效的機電設備和電器,采用微電網,實現零碳。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”由行業大百科提供)、太陽能熱水器等可再生能源和生物質能源材料和技術手段,實現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、太陽能熱水系統、燃木材的鍋爐等應用前景均可觀。
建筑的環境足跡可觀,占全球能源消耗的40%,水消耗的25%,占用12% 土地資源,產生30%的固體廢物,排放全球33% 的溫室氣體,因而,建筑節能和減排均受到日益重視。伴隨著建筑節能向深度推進,低碳化正成為建筑減少環境負荷的關鍵途徑,我國在此方面亟待迎頭趕上。【完】