一、建筑節能發展的幾個階段和西安建筑節能的實踐
所謂建筑節能,就是在滿足居住舒適性要求的前提下,在建筑中使用隔熱保溫的新型墻體材料和高能效比的采暖空調設備,節約能源、減少能耗、提高能源利用效率。近年來建筑節能技術已成為全世界關注的熱點,也是當前國內外節能領域的一個熱點研究課題。
西安地區的建筑節能工作和全國大部分地區基本一致,自上世紀80年代起步,從剛開始的節能30%標準,發展到現在已實施節能65%的標準??梢哉f,發展進步是科學和合理的。
西安市建筑節能的主要措施來自于新型墻體材料的不斷改革。從70年代后期開始,西安市就進行新型墻體材料的研究工作,有空心磚、拱殼磚等多類品種。經過10多年的試驗研究和推廣使用,到80年代末空心磚和空心磚應用體系的研究趨于成熟。而且,通過各種空心墻體材料的使用,80年代末基本達到了節能30%的要求。
進入90年代后,西安市開始執行建筑節能第二步計劃。1991年2月,西安市人民政府頒布了《西安市推進建筑節能與墻體材料改革若干規定》,要求各類房屋建筑工程都要采用空心磚、粉煤灰、加氣混凝土等新型墻體材料,并明確指出,各類框架結構建筑禁止使用實心黏土磚作填充墻(簡稱“禁實”)。在大力推行“禁實”的同時,西安市率先在城區范圍內開始實行外墻內保溫和外墻外保溫技術,借助EPS、XPS等保溫板材,以及保溫砂漿、憎水珍珠巖、巖棉、塑鋼中空玻璃窗等材料,實現了建筑整個維護結構的節能保溫,到90年代末達到了節能50%的標準。
隨著“禁實”工作的深入推進,西安市的新型墻體材料也開始進入了規?;l展的新階段。2001年,原國家經貿委將西安市列入2003年6月30日以前禁止使用實心黏土磚城市后,我委先從組織機構上落實,要求市轄各區縣、各開發區均要設立建筑節能與墻改管理機構,全面加強此項工作的組織領導。目前西安市共有市、區縣、開發區三級建筑節能與墻改管理機構13個,工作面覆蓋市轄9區4縣、4個開發區和2個航天航空發展基地。與此同時,采取了一系列強制性措施,規定全市凡是列入國家計劃的新建、擴建、改建建筑工程,一律禁止使用實心黏土磚。在這項措施的影響下,一些郊縣農民自建房屋也開始使用黏土空心磚、輕集料混凝土小型空心砌塊等新型墻體材料。2005年國務院辦公廳《關于進一步推進墻體材料革新和推廣節能建筑的通知》和國務院《關于做好建設節約型社會近期重點工作的通知》發布以后,我委以貫徹兩個《通知》為契機,再次掀起了建筑節能與墻體材料改革工作的新高潮。
通過不懈努力,西安市新墻材的推廣應用正在由城鎮向農村延伸,由國家建設向個人建房擴展。至2006年,全市新墻材年產量折合標準磚20.14億塊,其中燒結空心磚15.3億塊,各種空心砌塊29.5萬立方米,蒸壓加氣混凝土砌體37萬立方米,輕質板材187萬平方米;新墻材生產比例67%,新墻材應用面90%以上。全市現有燒結空心磚企業75家,年產黏土空心磚9億塊,折合標準磚15.3億塊;輕質墻板生產企業35家,年產各種輕質墻板187萬平方米;小型空心砌塊廠11家,年產空心砌塊60萬立方米。“十五”期間,建設節能省地型住宅2000多萬平方米,節約能源45萬噸標準煤,節約土地1.17萬畝,利用工業廢渣355萬噸。
今年4月份,由我委組織,中國建筑西北設計研究院、西安市建筑設計研究院和西安市建設工程質量檢測中心主編的《西安市居住建筑節能設計標準》(節能65%%),經有關部門和專家審定,被陜西省建設廳、陜西省質量技術監督局正式批準為陜西省工程建設地方標準,并于8月1日起實施。目前,西安市建委已經對全市的設計單位、施工圖審查單位、監理單位、總包單位分期分批進行了全面培訓,并嚴格要求,今后所有新建住宅工程必須嚴格執行設計標準,設計文件必須經過施工圖審查單位審查合格方可開工建設,否則不予發放施工許可證。
二、大力實施既有建筑節能改造,讓“老房子”達到節能新標準
有專家認為,“十一五”期間,中國建筑節能應達到節約標準煤1.1億噸,到2010年,全國城鎮建筑應實現節能50%,到2020年應完成大部分既有建筑的節能改造。要實現這些目標,加強建筑節能國際技術交流與合作,借鑒國外的先進技術、管理經驗,加快中國建筑節能的發展尤為重要。
實施既有建筑節能改造,目前采取的具體辦法是在屋面、墻體、門窗等建筑外圍護結構上使用具有良好隔熱和保溫性能的材料;具備條件的再在空調等建筑暖通設備上盡量使用能耗低的產品,同時充分開發利用太陽能和地熱資源。
西安市現有竣工房屋建筑總面積約14167萬平方米,其中1989年陜西省建筑節能30%設計標準頒布實施以前建造的居住建筑約8617萬平方米。既有建筑節能改造量非常巨大,因此改造任務也非常艱巨。
按照建設部和陜西省政府的統一部署,西安市今年啟動了既有建筑節能改造的試點工作,先期在全市范圍內篩選了17個政府投資項目作為第一批試點,在取得經驗后明年將在全市范圍內推廣實施。在既有建筑節能改造中,對選定項目均由設計院進行專項設計,通過對既有建筑外墻、門窗和屋頂三大圍護結構的節能改造,基本能達到公建節能50%的標準。
大量的既有建筑節能改造必然要花費巨額的資金,對我市來講,財政壓力較大。雖然如此,我市今年啟動的既有建筑節能改造試點,還是得到了市政府主要領導的高度重視,已確定改造資金統一由財政補貼。但由于財力有限,目前改造范圍也只限定在政府財政撥款的教育、醫療、公安、政府機關等單位的辦公建筑。今后,隨著改造范圍的擴大,資金來源和籌措尤其是居民住宅改造資金的來源和籌措將是我們研究和解決的一個重要課題。
按照建設部的安排,“十一五”期間,西安市應完成30萬平方米既有建筑的節能改造,今年試點工程量只有6萬平方米。也就是說,今后三年內每年至少還要改造8萬平方米的既有建筑,工作任務既光榮又艱巨。
三、依靠科技進步,推進建筑節能邁上新臺階
建筑節能的提升相當程度上依賴先進技術的開發和支持。從節能30%到節能50%,再到節能65%,從單純的空心磚使用到外墻保溫技術和中空玻璃門窗等的綜合應用,建筑節能標準的每一次提升都離不開科技的進步和支撐。在今后節能65%標準的深入執行中,科技依然將起到至關重要的作用。
一般情況下,在設計中對建筑節能標準的控制主要從建筑的形體系數、窗墻比、維護結構的傳熱系數三個方面的指標進行實施。但在實際執行過程中,一些不可避免出現的問題應引起政府職能部門和專家學者、科研機構的高度重視。
一是外墻外保溫材料的使用壽命和建筑安全問題。以西安市目前建筑節能執行65%%的標準為例,從節能計算數據來看,必須采用外墻外保溫技術才能達到要求。但是外墻外保溫有著自身難以克服的缺陷。
目前設計的建筑使用壽命大多為70年,但外墻的主要保溫材料EPS、XPS板的有效壽命僅為25年左右。那么25年之后怎么辦?這個問題目前還有待科研攻關破解。在正常情況下,高層建筑采用外墻外保溫的外墻面每平方米可承受40公斤的重量,外墻面磚每平方米重約為25公斤。從理論上講,外墻在采用外保溫技術后完全可以達到外貼面磚的技術要求。但根據流體力學的原理,兩棟相鄰建筑之間形成的負風壓會對外墻面磚造成破壞,尤其是在建筑使用達到一定年限之后,潛在的安全隱患就會逐漸暴露出來。若采用外墻涂料,則建筑外觀很難長久保持。
鑒于這些問題的存在,外墻保溫技術亟待提高,尤其是急需研制出能夠取代目前外貼保溫板材、使外墻墻體材料本身就能達到節能50%或65%標準的新型墻體材料。目前,西安市已開始研制這種替代材料??梢灶A見,這種外墻材料一旦研制成功,不僅可以降低建筑成本,還可以大大簡化施工工藝,將是墻體材料革命性的突破。
二是建筑形式多元化與節能的對立矛盾問題。在影響建筑能耗的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中,門窗的絕熱性能最差,是影響室內熱環境質量和建筑節能的主要因素之一。就我國目前典型的圍護部件而言,門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%~50%。據統計,在采暖或空調的條件下,冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負荷的30%~50%,夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內而消耗的冷量約占空調負荷的20%~30%。因此,增強門窗的保溫隔熱性能,減少門窗的能耗,是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節。
隨著社會經濟的發展,人民生活水平的提高也反映在居住建筑的形式和風格上。人們對建筑形式多元化和個性化的追求,必然導致建筑師對建筑立面、平面布置的個性化設計,這種個體化的設計,很有可能使建筑物體形系數增加。一方面,人們對建筑的自然采光、通透感、現代感的追求,導致建筑的窗墻比越來越大,會使建筑單位能耗明顯增加。另一方面,作為房地產開發商,市場需要什么樣的建筑,他只能順應市場需要建什么建筑;作為建筑設計師,既有責任引導市場,同時還要敏銳地預測市場的需要,否則其設計方案必然會被開發商、市場所冷落;作為建筑節能標準制定者或建筑節能主管部門,如果不考慮市場需求,單純強制地規定體形系數、窗墻比限值,結果可能會使這些規定形同虛設。綜上所述,無論是政府職能部門、房屋設計單位或房地產開發商均應該在強調建筑節能的同時,注重建筑的人文藝術特征及多樣性。對此,西安市在此方面作出了較好的嘗試。我委在制定節能65%方案時,雖然對建筑形體系數、窗墻比做了要求,但并沒有作為強制性規定,主要對建筑圍護結構的傳熱系數加以限定,旨在通過采用新材料和新技術來提高建筑的節能標準。
面對市場日益多元化的需求和日益提升的節能標準之間的矛盾,科技成果的應用是化解矛盾的主要方法。
建筑節能是一項長期的、系統的工程,必須一手抓新建建筑嚴格執行節能標準,一手抓既有建筑節能改造,并依靠科技的力量大幅降低建筑圍護結構的傳熱效果,同時還要充分利用太陽能等可再生資源,實現建筑節能效果最大化。只要政府職能部門和社會各界共同努力,建筑節能工作必將邁上一個新的臺階。