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叶耀先:低碳建筑与节能减排

房天下  2010-10-19 14:28

[摘要] 叶耀先曾在2010中国建设行业创新管理大会和2010中国房地产两会论坛中就低碳建筑和节能减排的问题进行精彩演说。什么叫低碳建筑?现在对这个问题国际上也没有统一的定义,我现在说的是在全生命周期的同一般建筑相比,碳排放很少或为零的建筑就叫低碳建筑。比如比一般建筑减少80%到100%,等于

叶耀先曾在2010中国建设行业创新管理大会和2010中国房地产两会论坛中就低碳建筑和节能减排的问题进行精彩演说。

叶耀先:什么叫低碳建筑?现在对这个问题国际上也没有统一的定义,我现在说的是在全生命周期的同一般建筑相比,碳排放很少或为零的建筑就叫低碳建筑。比如比一般建筑减少80%到100%,等于是零了,就叫零碳建筑。为什么要出现低碳建筑呢?现在很多人说,绿色建筑、可持续建筑、生态建筑、健康建筑,很多很多,低碳建筑的出现和应对气候变化有关系。什么叫气候变化呢?就是自然变化或者人类活动所引起的变化,这是联合国政府间气候变化专门委员会做的一个定义。但是联合国气候变化框架公约里面就说,经过相当时段的观察,除自然气候变化外,由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变,这就是气候变化。气候变化是这样的,比如我们这是地球,太阳的光线就照射到地球,如果地球的表面没有大气层、没有温室气体,什么都没有,这时候地球的表面温度是负18度,但太阳照射以后到达地球表面,地球把一部分反射过去,一部分地球本身吸收,本身大气要吸收,吸收完了以后,又重新释放出红外线,这些红外线当中有一部分返回来,就成为温室气体。由于有了温室气体,地球的表面温度就不是负18度而是15度。温室气体主要有六种,主要是二氧化碳、甲烷等等,对气候影响的就是二氧化碳,二氧化碳大概占总增温效应的63%。

过去一万年当中,二氧化碳等等这些温室气体的浓度发生了什么变化。这张图是指二氧化碳,这是一万年以前的,这是现在的,中间看的不太清楚,我们把工业革命以来,就是1750年开始画了一个小图,1750年到现在,二氧化碳的浓度开始很明显增加,甲烷和一氧化碳也同样是这个情况。

还有气溶胶等等也是温室气体,温室气体温度增加就导致了气温的变化,表现在地球温度上升、海平面上升、降水出现变化,出现干旱和洪水。有的海岛国家就担心海平面上升以后,整个国家的国土就到海里面去了,就没有了,这样对人类和自然界会产生很大的影响,包括粮食与水资源、生态系统、生态系统和人类活动都会受到影响,这在社会发展中间、经济增长、技术、人口、管理等等也会受到影响,同时也会影响到温室气体。现在联合国提出来,我们的气候有变化,怎么办呢?有两种,一种是所谓适应性的措施,还有一种是减缓的措施,就是把二氧化碳排放减缓,从两个方面采取措施来应对气候变化。

二氧化碳排放到空气当中以后,它的浓度和大气温度和对海平面的影响要持续很长的时间,比如说这个地方假如全球或在某一个地方,二氧化碳排放到了点,然后就开始下降,即使二氧化碳排放下降,它本身的影响像海平面的增加或者温度的升高等等,要持续200年。这是联合国包括我们国家主流的看法、正统的看法。但是现在还有另外一种看法,因为气候变化主要的论据是从联合国气候专门委员会搞的报告,有的人在这个报告里找到问题,找到的一个问题是说,这个报告里说气候变化将会影响到40%的亚马逊雨林,这个报告是不对的,原文是说威胁是源于砍伐。《新科学家》杂志还说喜马拉雅冰川很可能将2035年消失,其实也是曲解了。二氧化碳现在因政治利益关系而被妖魔化了,气象麻省理工学院的一个教授说,如今“地球变暖”几乎成了一种宗教。哥本哈根会议上有一个说法,人类对这个有两种看法,只能信其有,不能信其无,因为这个事件对地球影响大了,我们必须得采取措施。现在中国政府向全承诺四条,一个是要加强提高能效工作,争取到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降45%,大力发展可再生能源,都是围绕二氧化碳,中国政府的立场是要减少二氧化碳的排放。

温室气体主要是由于日常我们用能、各种材料生产也是需要能源的,如果用化石能源的话就要排放二氧化碳,所以既有化石能源的利用,就能减少二氧化碳的排放。中国的能源消耗从2001年到2008年,每年平均增加8.5%,所以说化石能源的消耗增加的很快。建筑耗费的能源是比较多的,中国大概是30%到40%耗费的能源比较大,而且各种环境问题,比如建筑垃圾、臭氧层破坏等等和建筑都有关系。现在中国的立场就是要减少二氧化碳的排放,减少化石能源的消耗,就是要节能、要低碳。节能、在建筑上要实现节能和低碳怎么做呢?现在我们国家考虑的很多,包括你们在座的各位都考虑到建筑是有全寿命的,全寿命是指在建筑的前期,从自然界把材料采集过来,然后加工制造、包装运输,然后搞规划设计,建造期就是施工,然后就是使用、维护,之后到拆除期,拆除以后的材料,一种是再生,就是加工制造,还有再利用,做就是废弃物。节能低碳就是在建造前期要减少原材料的用量,在建造使用时期要降低材料的耗损,利用边角废料在日常要逐渐积累,到拆除期的时候要减少建筑垃圾,尽可能再利用,让废弃物尽可能回归自然。现在中国对于建筑的全寿命整个过程考虑的比较少,现在最主要的是从规划设计到施工、使用,要想建筑节能低碳,必须从建筑全寿命的三个过程通盘考虑。

怎样做一个低碳、节能的建筑呢?大概有四个方面,减少建筑材料生产的耗能、减少日常使用耗能、利用可再生能力、在建设方针和原则上需要考虑。我们中国建筑平均寿命不到30年,现在网上引起很多争议,说我的房子盖起来,怎么才住30年,实际上我认为没有搞清楚,所谓30年是叫建筑的统计平均寿命,统计平均寿命是怎么算出来的呢?是拿现有的套数,比如说我们的建筑面积现在有多少,除以每年新建的套数或者面积,这个叫做统计平均寿命。用这个统计平均寿命来看,建设的越早、越老,那么建筑寿命就越长。英国为什么长?它多少年就建设了,所以是125年,因为每年新建的很少,基本上不建了。刚刚兴起的国家,像中国,每年新建的很多,建起来的都不够,所以统计寿命就低。统计寿命只能对使用寿命作为一个参考,并不是说就是使用寿命,这个必须弄清楚。

中国的设计使用寿命是50年,不是30年,30年是统计平均寿命,开发商盖的房子,按照规划设计至少是50年,是没问题的。但是防水现在搞的差,现在工程质量最严重的是防水问题,漏水的严重,一个防水层的平均寿命1950年到1958年,是26年的寿命,但是到了1990年就每况愈下,一直到后来就只有3年了,和施工不精细等等都有关系。现在中国最严重的问题就是防水层的寿命太短,有的一年都不到。

要减少建筑材料的浪费,把使用年限增加到100年,日本现在搞200年,所以延长建筑生命的年限很重要。再就是控制面积水准,像日本有水准和诱导水准,城市四口人的家庭,面积是95平米,即使95平米所谓诱导的面积,而不是全部家庭都能达到,美国豪华的标准或者中等标准,经济型的是46.5到51.1平米,三个卧室双卫的才125到134,中国现在建筑面积明显比这些国家要大。新加坡曾经坚持一套住宅面积是42到125平米,后来他们就想是不是能够扩大一点,扩大到145平米,但是经过几年实践以后,他们认为这个还是不行,又回到了125平米,就是一套住房的建筑面积不要搞的太大,不仅不节约材料,碳排放也多,而且也不节约土地。

1999年国家统计局曾经对5000户居民做了调查,我根据调查资料画成了这个图。这个调查资料里问你最理想的住宅面积是多大,回答的是80到120平方米,我个人对于90、70不是很赞成,如果搞到80到120就很赞成,90、70对一部分人还不是很符合实际。

这是部分国家和地区的平均住宅面积,比如澳大利亚是210平米,是的,就是奥地利、法国等等,美国平均是150平米,中国台湾不到110,我们大陆没有统计数字,我根据几个省的统计数字大概是123平米。从这里看,中国大陆的住宅平均建筑面积是居于第三位的,仅次于澳大利亚和美国,比日本要大的多。

这幅图是日本京都大学请我当客座教授的时候给我提供的住房,从这个住房看,面积是节约的使用,这么一个小地方,底下是电冰箱,上面是微波炉,旁边是电饭锅,再旁边是热水瓶,把这么小的空间全部用上了,这四件东西如果我们摆的话,面积是它的一倍。

要减少建筑材料生产和消耗第三就是轻量简约,所谓轻量就是建议用钢结构,中国现在钢材数量很大,2009年我们钢产量达到了6亿多吨,是全球产量的1/3,另外钢结构在建筑业的比重,现在中国只占5%,发达国家已经50%以上了。钢结构和传统结构相比可以增加使用面积,自重是钢筋混凝土结构的70%,钢结构的碳排放,住宅用的钢大概是一平米100到120公斤,比钢筋混凝土低得多。采用钢结构是低碳、节能减排,就是减少材料生产的一种方法,所以我想我们在座的大家回去以后可以考虑一下采用钢结构。再就是采用轻格墙,还有关于石材的利用,石材用在建筑物底下一两层,不要在整个建筑里用石材。

建议采用木结构,木结构是一种可再生材料,而且自重比较轻,要多用寒带、温带的木材,少用热带木材,同时要木材和钢材结合使用,同时木结构要注意防火、防潮和可持续森林经营。中层住宅二氧化碳排放量是300公斤,钢材是480公斤,而且它或有光合作用,能够排放氧气,是天然的氧气储藏库,能够防蚁、防潮,木材优点很多。加拿大木材很多,就一直到中国来推广,让我们买他们的木材。我就搞不明白我们中国的木材哪儿去了,我想中国应该对森林加强管理,生产更多木材。

另外我们要简约景观造型,避免不规则的、豪华的没有用的东西。像这个图是一个住宅小区的照片,我去过西方很多国家,我看过很多个住宅小区,没有一个住宅小区有这样的东西,这个通常是在公园等地方有,这个肯定花了很多钱去做,所以这些钱都摊在房价里去了,买房子的人都要付这些钱的。另外喷泉,住宅小区搞喷泉我认为是岂有此理,但是现在很多小区有,中国人住宅希望有水,有水就有灵气,这其实没法解释。

这幅图是四栋房子,中间就是很小一块地,结果搞了两个亭子,体量很大,整个空间都没有了,我说搞这个亭子干什么,花这么多钱,没有用,做成这么豪华。这就是建筑材料使用增加,碳排放增加,花的钱又多。

这种房子在中国到处都是,顶上这些东西毫无使用价值,而且施工单位跟我说,难施工。建筑师就说好看,也没有什么用。我认为建筑师去搞这个房子,没有本事节能减排,就叫人多花钱、多增加碳排放,这么搞不行。这栋房子旁边的这些东西,完全可以不要,而且小偷还可以爬到上面去,进入家里面偷东西。中国现在到处都是这种情况。今后我建议施工单位跟设计单位说,这种东西没有用就不要搞。

这幅图,有的施工单位跟我说,别看这么一个小东西,做上去难做,这些东西都是毫无用处的,浪费资源。地震区最尖上的东西,有一个边带效应,最危险,发生地震的时候,这个东西掉下来砸你脑袋,有百害而无一益,说好看的那个人本身并不懂得规划。这是减少建筑材料生产耗能。

第二是减少日常使用耗能,建筑的围护结构包括外墙、外窗和屋顶,中国的围护结构考虑是跟气候条件有关系,中国有一个建筑热工设计分区图,分成五个区,严寒地区、寒冷地区、夏热东冷地区、夏热冬暖地区和温和地区,各个区设计要求不一样。这些区怎么划分呢?主要是根据最冷、最热的热平均温度和热平均温度的天数,比如严寒地区,最冷的时候就是负10度以下,负5度以下的一般在145天以上,这样的地区就属于严寒地区。严寒地区主要的要求就是采暖、保温。但是对于南方的夏热冬暖地区,主要就是隔热、通风。温和地区基本上部分采用采暖或者部分采用隔热,但是中国到现在为止,温和地区的节能设计没有标准、没有规范,而且有的时候我们把严寒地区的保温要求弄到夏热冬暖地区,比如到南方温州、广州一带,窗户铝合金根本不需要,不分地区、不分气候条件去做,结果会造成很多浪费。

现在采暖的方式各种各样,比如建筑采暖,采暖需要0.35兆焦,假如家庭独立采暖0.35兆焦就够了,因为中间没有任何损失,但是如果一个楼集中采暖就有损失,损失就是0.03兆焦,如果是通过小区来供热,又会增加损失,如果全市集中供暖又会增加损失。

建筑体形系数,什么叫体形系数?(不同外墙表面和建筑面积的比)

叶耀先:体形系数是什么呢?就是一个建筑外表面和空气接触的面积除以它所包围的体积,这个叫体形系数。体形系数越小就越节能,如果和空气接触的面积很大,就不节能。大家看这幅图,现在这四种平面形状,哪一种体形系数大?

你们怎么不看我上面的那个图呢?根据那个图应该是梯形的,梯形的系数为什么大呢?这个地方有一个凹口,有三四米会凹进去,旁边会有一两米左右。每套面积小,但是住宅设计规范里规定,厨房一定要有对外的窗户,从楼梯进去以后,假如每一家厨房都要有一个对外厨房,就没办法设计了,怎么办呢?就挖一个。有的省就规定,卫生间也要有窗户,如果要明厨和明卫就不好办了。日本那边的,厨房和卫生间不一定要有窗户,如果非要有窗户,就浪费很大。要做两道墙,这个地方还没用,又有风,而且这是强制性条文,一定要严格做到,不能没有窗户。但是中国有很多理由,说中国煤气不行,日本煤气没问题,我们不开窗可能不安全等等的。反正体形系数越大,节能就越不好。

比如这个房子,凹进去很多,这是一家厨房,这是另外一家厨房,通过这个凹口弄成厨房的窗户。

窗户性能参数有两个,传热系数、气密性,还有可见透光度。铝合金传热系数比较大,断桥铝合金小,塑钢铝合金也小。

另外就是空调,现在采暖空调设备能效比人家低,要提高。再就是要解决供热系统、收费、用户等等一系列技术问题和管理问题,现在我们想解决,但是很多问题到现在为止解决的不很好,要自然的通风和采光。这个是单侧式局部通风、这是混合式通风。这是美国的一个,窗户中间隔开,有时候开下面,有时候开上面,必须好的通风。这是车窗,自然采光,而不是用灯光。

利用可再生能源,中国的太阳能是比较丰富的,分成四个带,云南这块是丰富地带,乌鲁木齐、新疆是其次,东北、河南等等这是一般区,再下边就是比较贫乏。太阳能提供热水或者供电。光伏发电系统有两个,一个是独立系统,就是自己弄完了自己用,第二是并网的系统,现在太阳能如果没有一个并网的系统,要发电可能比较困难。在日本我住了一家人家,就是并网系统,自己发的机多了就卖给电网,不够了就买,假如没有并网的系统就比较困难,但是并网的系统美国只有一个州会提供,中国现在这个问题还没有完全解决。另外太阳能我们还提出来要和建筑一体化,代替瓦,这个太阳能接受器比较好,放在阳台上,水箱放在这里,每家每户自己用自己的水,这样就比较间。这是平谷县的热水器太阳能,用起来很方便。这是太阳能光伏发电板放在外墙上,这是用在室外照明。

中国现在风能的利用是1/3闲置,利用率并不是很高。地热能沈阳全市建筑面积累计达到4000多万平米,如果有一栋房子在周边打管子还可以,如果是一片楼的话,麻烦,给子孙后代留下很多麻烦。

建设方针的问题。从50年代建国以后,提出来要实用、经济、美观。现在我们提出建筑的外观、建筑的方案,我问一个问题,建筑方案是根据什么确定的?比如我让你搞一个方案,你觉得是根据什么确定的?

对,是根据功能确定的,咱们很多都不是这样做的。比如这幅图,这一个小区里放这么一个东西,我问他们这是干什么用的,谁也回答不出来是干什么用的,这个地方连坐都不能坐,只能站着,就是观赏用。有的小区按度假村的概念来设计,小区变成度假村了,根本就完全是错误的。但是现在有的小区正在建,大概已经建好了。

根据我最近几年的研究,什么叫做低碳建筑、节能建筑、可持续建筑、绿色建筑、生态建筑、健康建筑等等,我任务应该符合“三最”的原则,你们开发商开发的房子符合这三条就是好房子,条是资源利用效率,资源包括人员、水资源、土地等等,利用的效率,比如现在讲低碳,现在有的地方说我要搞低碳城市,我不太主张提低碳城市,因为中国的碳排放在中国历是要不断增加的,中国经济要发展,碳排放就多。生活水平特点以后,用能就要增加,但是要提高效率,我们现在同样的耗能的情况,房间的舒适度达不达到这个水平,土地、资源、建筑等等要利用率。第二条,对环境影响,我们盖这个房子或者什么东西对环境不要造成负面影响,或者尽可能减少对它的影响。第三条,对生活种群的影响,我这儿没有提以人为核心,生活种群包括人和我们一起生活的动物、植物等等,比如日本大阪有一栋60年的房子,我到那儿去看了一天,这个房子盖了六年,现在肯定快十年了,那个房子盖成了以后,有22种鸟到那儿去生活,有6种鸟下蛋不走了,水下还有各种水生物等等,整个房子是立体规划,走廊里等等那儿都有绿化,在这个地区,有鸟到那儿去生蛋,就不走了,这种房子就是对生态可持续比较好的,所以要强调对生物种群,不能单纯以人为核心。

我们要低碳、要节能、要减排,最关键的就是要使得资源利用效率,对环境影响,对生物种群,符合这三条的就能达到低碳、节能、减排的效果。

标签:低碳节能

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