摘 要:这幢位于清华大学建筑馆东侧新近落成的五层小楼,是我国首座超低能耗示范楼,也是我国第一个集示范、展示、试验等功能于一体的绿色建筑。专家认为,或许过不了几年,超低能耗楼内的节能技术就会用到我们的生活中,这座小楼可能会对中国建筑业造成前所未有的深远影响。
关键字:超低能耗楼 示范楼 绿色建筑 节能技术
一座地上四层、地下一层的小楼,覆盖着浅灰色遮阳板的玻璃幕墙构成建筑的外立面,建筑内部几乎没有装饰装修,很多管线还裸露在外……
清华建首座节能概念楼
就是这样一座貌不惊人的建筑却吸引了众多的“看楼人”――国内外著名的建筑设计师,建筑生产厂家和科研单位的代表,美国、日本等国的专家教授。如同最为挑剔的购房者,这些专业人士仔细查看每一项设备,不放过建筑内的每一处细节。
这幢位于清华大学建筑馆东侧新近落成的五层小楼,是我国首座超低能耗示范楼,也是我国第一个集示范、展示、试验等功能于一体的绿色建筑。专家认为,或许过不了几年,超低能耗楼内的节能技术就会用到我们的生活中,这座小楼可能会对中国建筑业造成前所未有的深远影响。也有人认为,这只是一座“概念楼”,与我们的现实生活有着太远的距离,是大家渴望达到却不能企及的“海市蜃楼”。
2400万打造“理想之屋”
超低能耗楼的设计者――中国工程院院士、清华大学建筑系教授江亿告诉记者,不算土地成本,超低能耗楼的建安成本大约是每平方米8000元。超低能耗楼的总建筑面积为3000平方米,总造价2400万的“理想之屋”能给我们带来怎样的遐想呢?
江亿说,定义为超低能耗,是由于整座大楼因围护结构导致的能耗仅为常规建筑物的10%,冬季可以基本实现零采暖能耗,考虑到办公设备、照明等系统在内,建筑物全年电耗仅是北京市同类建筑的30%。
“我们把世界上能找得着的、能放到楼里去的最新节能产品、设备以及相关技术都搁进去了。示范楼囊括了世界上80%的节能技术、产品,其实就是一个以真实建筑物搭建的节能技术集成平台。”
超低能耗示范楼集成了国内外科研单位和制造企业的近百项建筑节能和绿色建筑相关的最新技术,由美国、德国、日本、丹麦等国家的企业以及同方、秦皇岛耀华等国内高新技术企业在内的近50家单位捐赠了产品,有近十项产品和技术为国内首次采用。
据介绍,示范楼在建筑能源供应和空调设备系统中也采用多项节能措施和可再生能源技术,包括照明、办公设备、空调通风系统在内,示范楼单位面积全年总用电量约为每平方米40千瓦,而北京市高档办公建筑则为每平方米100千瓦至300千瓦。即使在夏季最热的月份,示范楼的空调耗冷量仅为常规建筑的10%。
对于每平方米8000元的造价,江亿的解释是:“整个大楼建成的目的,一方面是通过其体现奥运建筑的‘高科技’、‘绿色’、‘人性化’。另一方面,也是更主要的,是为了搭建一个集成各项节能设备的试验平台,用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进技术产品,并在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础研究与应用性研究。而在实际民用建筑物中,不需要全部安装这些设备。”
仅在建筑的东南两面墙就使用了七种不同的节能系统。江亿说:“这是为了测试哪种方式,哪种设备节能效果更好。现实生活中谁家也不会有这样奢侈的举动。”
超低能耗楼展示的神奇之处还在于,即使是地下室也会有阳光普照。示范楼南侧有3个彩色立柱,上面将安装自动跟踪太阳光的透射式采光机。这种采光机能自动跟踪太阳,进行阳光采集,再通过光纤传导,就能把太阳光引进地下室,最远阳光传导距离可达200米。此外,示范楼屋顶还设置碟式太阳光收集器,利用抛面反射镜将平行的太阳光汇聚,通过传输,也能为地下室提供照明。
超低能耗楼的南外墙装上了30平方米的单晶硅光电玻璃,这是最新型的建筑用高科技玻璃产品,它能把太阳光转化为可被人们利用的电能,是一种能发电的玻璃。30平方米发电玻璃的峰值发电能力为5千瓦。光电玻璃位于结构夹层外侧,不影响采光,同时与双层皮幕墙组成光电幕墙。光电幕墙的电能是一种净能源,发电过程无废气、无噪音、也不会污染环境,是一种真正的“绿色幕墙”。
超低能耗楼内铺设地板更为神奇。把特殊的相变材料作为蓄热体,填充到常规的活动地板就制成了相变地板。冬季,蓄热体白天可以蓄存照进室内的太阳光热量,晚上又向室内放出蓄存的热量,这样室内温度波动将不超过6摄氏度。而相变地板、镀膜玻璃、真空玻璃、遮阳装置等各种材料配合使用,可使各类建筑的冬季采暖能耗降低到每平方米10瓦,仅为目前采暖能耗的三分之一。由于围护结构导致的建筑耗冷耗热电量仅为常规建筑的10%。所以,在非潮湿地区,甚至可以建造出接近“零能耗”的建筑。
建筑节能,能源困局中的无奈选择
2004年以来出现全国范围内的油电气运的全面紧张。频现的能源危机让人们开始更为关注如何节约能源,如何尽可能提高能源的利用率。而作为世界上最大的建筑市场,建筑节能为成能源困局中无可奈何的最终选择。
建设部发布的信息表明,我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米,其中80%以上为高耗能建筑;既有建筑近400亿平方米,95%以上是高能耗建筑。
清华大学生态节能楼设计模型
我国建筑行业的能耗惊人。据建筑部副部长仇保兴介绍,目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍以上。实心黏土砖每年毁田12万亩;与发达国家相比,钢材消耗高出10%至25%,每搅拌1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。
权威部门的统计表明,1992年,建筑耗能占整个全社会的耗能只有15%,到2000年提高到27%,到2020年要增加到40%,如果加上原材料的消耗、原材料的运输则要达到50%。
而根据我国的建筑节能规划,到2010年,全国新建建筑争取三分之一以上能够达到绿色建筑和节能建筑的标准。同时,全国城镇建筑的总耗能要实现节能50%。到2020年,要通过进一步推广绿色建筑和节能建筑,使全社会建筑的总能耗能够达到节能65%的总目标。相当于现阶段发达国家建筑能耗水平。届时,因建筑总能耗的降低而减少的二氧化碳的排放量相当于整个英国二氧化碳排放量的总和。
仇保兴说,如果我们不采取建筑节能或者绿色建筑,到2020年,中国建筑的能耗要达到11亿吨标准煤,是目前建筑耗能的三倍以上,届时中国就会成为碳排放量最大的国家。
在北京、上海等地,这些规划正在逐步变成现实。北京市已经出台了《居住建筑节能设计标准》,凡是达不到节能65%水平的住宅建设项目今后将不能开
工。标准要求建筑节能以降低冬季采暖能耗为主,兼顾降低夏季降温能耗,外墙传热系数、外窗传热系数等也要大幅降低
今后,北京市规划部门将对施工图进行严格审查,确保新建住房的设计全部达到节能65%的标准要求。而建委要求开发商对商品房、经济适用房的节能设计水平进行明示,让购房人清楚地了解房屋节能情况。
与民用建筑相比,在节能方面,大型公共建筑有着更大的挖潜空间。据清华大学调查,北京市的公用建筑约15870万平方米,占全部既有建筑面积的41.5%,但其总耗电量却占到78.2%。其中大型公建占既有建筑面积的5.4%,总耗电量却占到33.5%。调查显示,大型公建每平方米耗电量是普通公建的5倍,是住宅的17倍。
专家认为,加强对大型公共建筑的运行管理,效果非常明显。夏季室温提高1摄氏度,大约可节电5%-10%;通过对系统设备进行合理改造,包括应用变频调速技术、提高水泵风机等输配设备的运行效率等措施,即可节电10%-20%;通过改善过渡季节设备运行方式,避免冷热不均,增加自动控制系统等措施,也可实现10%-20%的节能效果;另外,各输配设备在设计上一般保险系数过大,设备之间不匹配,普遍存在“大马拉小车”现象,节能潜力约10%-20%。综合各项节能措施,大型公共建筑的节能潜力应在30%以上。
记者从北京市政府相关部门获悉,北京市正在进行《公用建筑节能设计标准》实施细则的编制,今年上半年有望发布实施。
要节能,更要节钱
清华大学教授江亿告诉记者,今年北京市政府拿出56个政府机关办公楼和300多个大型公共建筑将进行节能改造。这说明政府部门已经意识到建筑节能工作的重要性,而对于普通百姓来说,节能工作同样重要。
“举个最简单的例子,一座住宅楼的不同户型、不同朝向的房间耗能量差别非常大。同一楼层的居室,每年采光、取暖所耗费的能耗可能会相差一倍左右。多耗能不就意味着多花钱吗?”江亿认为,其实节能最终的目标是节钱,要让房屋的使用者真正认识到这一点才会有效地推动全社会的节能工作。清华大学建筑系有位教授设计了一套测算房屋能耗的软件,结果现在全校的老师买房时都跑来算算,希望买到真正节能的房子。
“现在大家买车时都会特别注意车子的油耗,油耗高了车子的保有成本就高;而住房也是同样的道理,能耗高了支出就增加了。未来房屋的楼书就应该像汽车标油耗一样,标清楚每套房子的能耗是多少。”江亿说,这样就能让消费者理性地进行节能选择,而消费者的节能选择是推动建筑节能最大的源动力。
北京目前已经开始实施节能65%建筑设计标准。据中国建筑业协会建筑节能专业委员会副会长方展和介绍,达到节能65%,技术上已经不是很难。供暖改革以后,居民需要自己掏钱了,大家会很关注这个问题。节能65%的房子与不节能的相比,暖气费的差距会很大。今后大家希望节能,愿意为节能房多花钱,开发商也就会主动积极地来建节能房了。
方展和说,实施节能65%设计标准以后,不会造成建筑造价的大幅度提高。在建筑物围护系统保温方面增加费用的同时,供热采暖系统方面会减少费用。建筑物提高了围护系统的保温性能,采暖系统的热源、管路、热交换器的设计能力就可以减少。
根据北京市一项节能65%试点工程的设计计算,每平方米建筑面积在围护系统方面造价增加了50元,是土建造价的5%;在供热采暖系统方面造价减少了40元,是采暖系统造价的18%。抵消后每平方米建筑面积造价只增加10元,提高的幅度仅为1%。而增加的这1%的投入在房屋的使用过程中带来的节约却是不可限量的。
方展和说,节能型的住宅必然是高舒适的健康住宅,因为它可以自然达到冬暖夏凉、干湿适度。将健康成本计算进去,这样的建筑是否合算、是否值得,消费者自然能算出这笔账。
目前在建的新建筑可以采用多种节能方式和新的节能技术,那么已经存在的近400亿平方米建筑怎么解决呢?绿章(北京)新能源技术有限公司的副总经理李剑峰正在尝试的“能源合同管理”给出了一种全新的思路:用减少房屋能耗节省的资金来改善房屋目前的节能状况。
李剑峰说:“这种改造方式最主要的原则是不是通过增加投入,而是通过降低未来的成本来完成改造,是集金融、技术、管理于一体的新型建筑节能推广模式。这种最早起源于美国的‘能源合同管理’模式,在美国、日本等国已经得到普遍应用,取得的社会效果非常好。”
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