二、大型公共建筑节能主要策略
讲了那么多机遇与挑战,我们国家的大型公共建筑节能的主要策略是什么?一共有七项:
第一项,单项节能技术与系统集成应用,在任何大型公共建筑设计中,我们必须要考虑用低品质能源,也就是说直接利用浅层地热、阳光、通风进行建筑的整体性或者基础性的温度调节,高品质的不可再生能源进行局部性或者精细性的温度调节,这应该成为我们最重要的通则,应该把最基础的能耗用可再生能源来替代,这是每一个建筑师要过的第一关,如果没有这样一个思想,就不是现代的建筑设计师。
第二项,建筑的单功能与混合功能必须加以考虑。在苏州的工业园区有一栋大型的商业建筑,我看了以后说你们可以进行混合功能设计,在一个小区里推广平面的复合,也就是把居住、工作、商务、教育在一个平面上进行复合,但是一个大型公共建筑考虑到立体的复合功能,工作场所和居住场所空间距离非常接近,造就了白天、黑夜的利用率非常高,许多城市功能分区过分强调以后,一到晚上整个城市中心就是死城,GDP没了,CBD、城市中心区、商务中心区没有一个人,我们有开发区,到了晚上成了鬼城,我们也有许多大楼,晚上成了鬼楼,这些都是一种物质的浪费,要通过功能的复合来节约大量能源、大量材料、大量空间,城市空间是最宝贵的资源。
第三项,单幢建筑节能与建筑群整体节能加以一并考虑。过去非常注重一个单体建筑节能,单体建筑要利用高质量的空调等,这些有没有错?没有错,但是建筑之间合理的排列,高低错落,使得通风、日照都可以兼顾,这已经成为我们老祖宗留下来的智慧;再比方说我们现在用红外照相跟实时照相,对任何一个住宅区进行对比就可以看出来,建筑与建筑之间能源是交换的,建筑与周边的绿化、空地的能源也是交换的,如果利用绿化,利用建筑之间的相互遮阳,就可以产生非常好的低能源消耗,凡是有遮阳的地方,在红外照片上就显示出很低的温度,凡是被日光直接照耀的地方,就体现出不可避免的热导效应,如果正面临周边热导效应,空调要加倍,这就是能源的浪费,整体上来研究公共建筑之间能源的相互流动和交流应该成为我们建筑师一个新的必须要开拓的和掌握的技术。
第四项,能源、资源分散循环与集中循环利用。我们的建筑师们一考虑问题就是大型、集中、中央,这种模式其实是很浪费的,在中国建筑能耗上有两个数据是非常值得我们深思的:一个数据就是我们的公共建筑的能耗每平方要比一般的民用建筑能耗高5倍,甚至有的更高,为什么?大型公建基本都采取集中空调,老百姓全部用分体空调,中国南方分体空调建筑的每平方米耗能量只有发达国家同等建筑的三分之一,老百姓一个家庭七个房间,我们睡觉时候只用一个房间或者两个房间,只把这两个房间的分体空调开着,其余五个房间根本不开空调,冬天也一样,中国南方由于分体空调的普及大大减少了能源的消耗和二氧化碳气体的排放。第二北方地区凡是冬季供热的,单位建筑面积能耗是发达国家2-3倍,北方地区广泛使用集中式的供热,每平方米冬季供热需要20公斤标准煤,在发达国家只有三分之一就可以了,为什么?我们所有冬季供热都是按面积来收费,用户是不可调的,调了以后没有任何利益关系,这样一来就导致北方地区反常的出现我们单位能耗比发达国家高2-3倍,大家都知道,同样的建筑质量,一个低2-3倍,一个高2-3倍,一个核心的问题就是南方地区分体式空调,北方地区大集中空调,公共建筑也是大集中空调,我们也可以尝试每个房间独立进行调试,包括中水会回用,包括垃圾处理,包括污水的处理和水的循环利用,都应该考虑就地、就近循环,只要这样想了、这样做了,整个城市的碳排放就会大幅度下降,我们要抛弃大工业时代那种求大、求集中、求中央式控制这种大工业时代给我们带来的错误观念。我们必须考虑分散、小型、就地、就近。
第五项,被动式节能与主动式节能。第一从被动式角度来讲,我们的围护结构是不够的;第二我们的热回收做的也不够;第三我们在空气的循环方面对灰尘的隔断没有认真考虑,如果我们有一个绿色健康的公共建筑,我们就应该对这些气体进行过滤,同时在排出废气的时候把热回收,这就成为大型空调被动式设计中间的一个核心的环节,南方的建筑外遮阳,北方的建筑直接利用太阳能,在被动式设计方面我们必须非常认真的考虑这些问题,再加上中国是一个四季分明的国家,到了冬天、秋天时候必须也应该让建筑直接能够通风,可以大幅度的下降建筑能耗,现在很多大型宾馆的建筑基本打不开,这就是非常麻烦的事情,有两个季节处在高能耗过程中,只消耗一半的用自然通风所带来的建筑能耗下降的机会。中国地质结构中,大量的是岩石,可以进行储能,把冬天的供暖和夏天的制冷能源在地底下进行储存和交换,绿色地带、粉红色地带都是非常适用于地源热泵的,浅蓝色地带也可以,深蓝色或者深红色不适应地源热泵,夏季的制冷和冬天的供暖与地能这三者不能平衡。
第六项,节能的硬件设计与智能化。整个建筑或者整个楼群多用信息,少用能源已经成为每一个建筑师应该学会的基本的设计方法。比方说我们可以通过智能手机的控制,平常把房间里的取暖关掉,下班之前一按某个键,供暖启动,手机是整个通讯行业中最简单的技术,没有任何商业秘密,直接就可以用,但是我们所有的建筑师基本上很少研究这些问题,我们只把智能化用在我们的保安系统,与时代是不相符的,我们国家现在流行的用传感器做成的新一代物联网,物联网的出现,第一代的物联网必将在我们的大型的公共建筑中间和一个节能设计中间涌现,因为通过传感器配上微型处理器然后跟中央处理系统一并合成物联网,这种物联网首先用来大幅度的降低能源的消耗和提高建筑的舒适度,是非常直接的,多用信息,少用能源,而且物联网设计的原则给了我们所有建筑师一个启示,物联网的设计,该中心的中心化,该就地处理的就就地处理,把一个信息的单元循环处理与中央处理量方面结合,这已经成为物联网设计的一个通则,一个房间里边,你要进行温度、湿度控制,房间里必须有传感器,而且这个传感器跟房间控制器、微处理器能够自动进行调节,不需要送到云处理再回来,自动处理,但是又有一个集中的处理系统,可以监视和计算每一个房间的湿度、温度、二氧化碳排放、灰尘量或者累计的二氧化碳排放,这是物联网中通用的原则,在我们能源设计过程中没有直接应用,这是一种仿生学,我们每一个身体的细胞都能够自动的相对独立的运转,整个机体又是跟我们的心脏、大脑集中处理相结合的,把分散与集中相结合,中间用信息进行连接,用能源进行连接,这已经成为一个通用的设计原理,过去我们没有信息这个环节,现在我们在设计过程中有无限的发展潜力。
第七项,节能建筑的政府监管与节能物业管理已经成为发展最快的两大任务。中央财政三年前就确定对大型城市给予补贴,建立公共建筑节能监管的示范市,只要列入名单的给三千万,甚至到五千万的一次性财政补助,对所有大型公共建筑进行在线检测,每平方米瞬时耗能以及每年累计耗能,瞬时二氧化碳气体排放和累计的二氧化碳气体排放就出来了。每年对能耗最低的十个建筑进行强制性节能改造,对最高的十个建筑进行表扬,而且带领设计师们去看。我们有一个城市在这个过程中发现了有一个大型的公共建筑的能耗比一般建筑高出3倍以上,运行了5年找不到原因,通过这个检测系统以后发现有一个管道接错了,白白浪费了70%的能源,问题就解决了。再加上我们的节能服务公司、节能物业管理已经成为我们国家发展最快的两个建筑系统服务商,服务业的发展在建筑领域来讲是方兴未艾。没有良好的、合格的绿色建筑的物业管理,优良的设计就变成伪劣的使用,用户不满意,低碳的设计不能产生低碳的效益。
公共建筑的节能,应该首先着眼于建筑的全生命周期进行技术创新和精心设计,第一,每一个设计师都要着眼于建筑的全生命周期,而且尽可能延长生命周期,这将成为公共建筑节能的基本原则;第二,公共建筑的节能,应该具有当地气候的适应性、当地人文历史的适应性和当地建筑材料的适应性,这将成为公共建筑绿色设计的通则;第三,在大型公共建筑节能技术的推广方面,适用的理念,老百姓可以接受,适用的技术,系统能够推广;适用的成本,可持续、可复制,应该成为大型公共建筑示范推广的基本条件;第四,启动建筑市场绿色需求,包括领导、业主特别是业主绿色意识,启发建筑师们的绿色创新,将成为公共建筑节能的行动纲领。
通过挑战、机遇以及我们必须要采取的七项对策,应该对大型公共建筑节能领域及其突破口应该有一个比较清晰的认识,在这个基础上,在座各位都应该发挥创造性和积极性,积极投身到大型公共建筑的节能改造、节能设计、绿色创新的行列中来,只有这样,我们大型公建的绿色设计和能效才能走在一般民用建筑的前列,我们才能说政府号召老百姓做的、大企业率领小企业做所的我们都做到了,每一个大型的企业业主、每一个城市的政府都应该承担起这样的职责来。
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