簡(jiǎn)述建筑節(jié)能與優(yōu)化設(shè)計(jì)
目前,建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚(yáng)趨勢(shì)。根據(jù)測(cè)算,如果不采取有力措施,到2020年中國(guó)建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。 因此,建筑節(jié)能已迫在眉睫。而優(yōu)化設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能的根本途徑,優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅影響工程建造直接能源消耗,而且影響建成后使用的能耗。
目前,建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列,成為中國(guó)能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚(yáng)趨勢(shì)。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空調(diào)等)約占全社會(huì)總能耗的28%,其中最主要的是采暖和空調(diào),占到20%。而這“28%”還僅僅是建筑物在建造和使用過(guò)程中消耗的能源比例,如果再加上建材生產(chǎn)過(guò)程中耗掉的能源(占全社會(huì)總能耗的16.7%),和建筑相關(guān)的能耗將占到社會(huì)總能耗的46.7%?,F(xiàn)在中國(guó)既有的約430億平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的3倍以上。根據(jù)測(cè)算,如果不采取有力措施,到2020年中國(guó)建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。 因此,建筑節(jié)能已迫在眉睫,要把節(jié)能建筑工作放到貫徹科學(xué)發(fā)展觀、全面建設(shè)小康社會(huì)、保證國(guó)家能源安全、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度來(lái)認(rèn)識(shí)。因此,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)有效控制能源消耗,應(yīng)得到廣泛重視。
一、優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)建筑節(jié)能的影響
1、設(shè)計(jì)方案影響工程建造直接能源消耗
在工程設(shè)計(jì)中,其建筑和結(jié)構(gòu)方案的選擇對(duì)建筑的直接能耗有較大影響,如建筑方案中的平面布置為內(nèi)廊式還是外廊式、進(jìn)深與開(kāi)間的確定、立面形式的選擇、層高與層數(shù)的確定、基礎(chǔ)類型選用、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題。中國(guó)住宅建設(shè)用鋼平均每平方米55公斤,比發(fā)達(dá)國(guó)家高出10%~25%,水泥用量為221.5公斤,每一立方米混凝土比發(fā)達(dá)國(guó)家要多消耗80公斤水泥。據(jù)統(tǒng)計(jì),在滿足同樣功能的條件下,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì),可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可達(dá)10%~20%,如某無(wú)線電廠的多層框架結(jié)構(gòu)廠房(4層),設(shè)計(jì)單位按常規(guī)設(shè)計(jì)為獨(dú)立基礎(chǔ),由于多層廠房荷載較大,致使獨(dú)立基礎(chǔ)的單體尺寸較大,埋深較深(-3.2m),事后經(jīng)其他設(shè)計(jì)人員分析如采用柱下條基,可節(jié)約大量的砼,并可降低埋深減少土方開(kāi)挖所消耗的機(jī)械能耗;某綜合辦公樓,在優(yōu)化設(shè)計(jì)中,因改變?cè)仍O(shè)計(jì)中的普通鋼筋為帶肋鋼筋,單此一項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì),共節(jié)約鋼筋1000T,鋼筋總節(jié)約率達(dá)30%左右。
2、設(shè)計(jì)方案影響建成后使用的能耗
建筑是牽涉到很多專業(yè)的復(fù)合體,并且完整的建筑節(jié)能工作包括了從最初的規(guī)劃、方案到設(shè)計(jì)、施工,以及多年的運(yùn)營(yíng)使用,直至最后拆除重建的全生命周期過(guò)程。 但以往只注重直接建造成本的降低,輕運(yùn)營(yíng)階段能耗的使用情況。從住宅使用過(guò)程中的資源消耗看,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)住宅使用能耗為相同技術(shù)條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的兩到三倍。2020年,中國(guó)的建筑能耗將達(dá)到29430億度電,比三峽電站34年的發(fā)電量總和還要多?,F(xiàn)在,我們必須用全壽命周期的節(jié)能理念對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),即以較低的壽命周期能耗實(shí)現(xiàn)必要的功能,獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟(jì)效益。所謂壽命周期能耗是指整個(gè)壽命周期過(guò)程中發(fā)生的全部能源消耗,包括建設(shè)、使用、維修、殘值及清理等階段所發(fā)生的能源消耗。設(shè)計(jì)不僅影響項(xiàng)目建設(shè)的一次性能耗,而且還影響使用階段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養(yǎng)、維修等,一次性建造能耗與經(jīng)常性使用能耗有一定的反比關(guān)系,但通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可努力尋求這兩者的最佳結(jié)合,使項(xiàng)目建設(shè)的全壽命費(fèi)用最低,全壽命能耗達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)合理狀態(tài)。建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的途徑主要是通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和氣密性能的提高,以及采暖空調(diào)設(shè)備能效的提高等等,來(lái)達(dá)到減少空調(diào)和采暖等能源的消耗。在方案設(shè)計(jì)當(dāng)中,建筑師需要對(duì)建筑的方位、體型、朝向進(jìn)行優(yōu)化,必需要為充分利用自然風(fēng)、陽(yáng)光等自然資源創(chuàng)造條件。同時(shí),也必須對(duì)建筑材料優(yōu)化;外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設(shè)計(jì)等都需要量化與優(yōu)化;窗墻比須要以節(jié)能和居住舒適度為前提進(jìn)行優(yōu)化。從方案設(shè)計(jì)開(kāi)始到初步設(shè)計(jì),工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的設(shè)計(jì)方案模擬量化建筑的能耗情況、計(jì)算空調(diào)和采暖設(shè)備的裝機(jī)功率,比對(duì)各種影響因素,最后向客戶提供最佳的設(shè)計(jì)方案。例如,在空調(diào)與采暖設(shè)備的市場(chǎng)上,各種品牌各種型號(hào)使消費(fèi)者眼花繚亂。空調(diào)設(shè)備有空氣源熱泵、地源熱泵、風(fēng)機(jī)盤(pán)管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統(tǒng)、戶室中央空調(diào)、變頻機(jī)組、水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)等等。這些空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用大不相同,那么通過(guò)模擬量化,計(jì)算出初投資的費(fèi)用、每年的耗能量、能源費(fèi)用,消費(fèi)者或者項(xiàng)目開(kāi)發(fā)者就可以很容易地作出正確的決定。例如北京的一些奧運(yùn)場(chǎng)館中,為減少能耗,設(shè)計(jì)者沒(méi)有采用普通的新風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng),而是經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化設(shè)計(jì),尋找最佳節(jié)能方案。為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和改善室內(nèi)環(huán)境,采用了智能電動(dòng)窗,很好的解決了新風(fēng)問(wèn)題;在場(chǎng)館空調(diào)設(shè)計(jì)中(包括“水立方”和“鳥(niǎo)巢”)都采用了由美國(guó)聯(lián)合技術(shù)開(kāi)利公司設(shè)計(jì)的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)熱回收技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,節(jié)能率為10%。該系統(tǒng)在冷水機(jī)組上加裝了熱回收裝置,在空氣處理機(jī)中采用了新型熱管熱回收裝置,可以回收?qǐng)鲳^排放總熱量的50%,回收的熱能一部分用于加熱游泳池水和生活用水,另一部分用于加熱新風(fēng)。
二、現(xiàn)階段推行優(yōu)化設(shè)計(jì)運(yùn)作困難的成因
1、政府主管部門(mén)對(duì)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)監(jiān)控不力
長(zhǎng)期以來(lái),主管部門(mén)對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能成果缺乏必要的考核與評(píng)價(jià),有的僅靠圖紙會(huì)審來(lái)發(fā)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單問(wèn)題,僅僅是一些新材料或空間布置的一些規(guī)定。缺乏對(duì)方案的節(jié)能性方面的系統(tǒng)審查要求。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)首先是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題,它絕不是多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)或者節(jié)能設(shè)備的簡(jiǎn)單累加,它需要定量化。例如,人們?cè)谑袌?chǎng)上可以買到節(jié)能空調(diào)、節(jié)能玻璃、節(jié)能熱水器、太陽(yáng)能熱水器、墻體保溫材料等等,但是這些材料與設(shè)備如何使用、使用哪種型號(hào)、用量多少、所起到的作用是什么就需要通過(guò)量化整合來(lái)完成。集思廣益,從多方面影響因素出發(fā),以最低的投資、最佳的手段完成并達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。所以建設(shè)主管部門(mén)監(jiān)管的同時(shí),應(yīng)增加人員配備和審查力度,對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能成果進(jìn)行量化全面審查。
2、業(yè)主要求優(yōu)化設(shè)計(jì)的意識(shí)不強(qiáng)
目前,業(yè)主往往把控制重心放在施工直接投資環(huán)節(jié)上,而對(duì)建成后使用運(yùn)營(yíng)成本及節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重視不夠。其原因:一是對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)投資影響的重要性認(rèn)識(shí)不夠,只看到搞施工招標(biāo),投標(biāo)價(jià)要低于標(biāo)底價(jià)、施工單位要讓利等,殊不知選擇一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化會(huì)帶來(lái)更大的節(jié)約;二是對(duì)建筑節(jié)能的認(rèn)識(shí)不到位,沒(méi)有一個(gè)節(jié)能環(huán)保綠色建筑意識(shí)。
3、建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的開(kāi)展缺乏必要的壓力和動(dòng)力
由于缺少建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)與企業(yè)和公眾的直接經(jīng)濟(jì)利益聯(lián)系,使得節(jié)能工作缺少內(nèi)在經(jīng)濟(jì)利益推動(dòng)力,政府部門(mén)建筑節(jié)能管理工作還存在體制不順、監(jiān)管體系不健全,造成執(zhí)法不嚴(yán)、監(jiān)督不力,國(guó)家政策不配套,缺乏激勵(lì)機(jī)制和工作力度。對(duì)一些國(guó)有投資建設(shè)項(xiàng)目,有關(guān)行政審批單位在審核初步方案時(shí),只注重設(shè)計(jì)的建設(shè)規(guī)模和投資限額,對(duì)方案的經(jīng)濟(jì)合理性和節(jié)能性不做深入研究分析;另外,由于現(xiàn)在的設(shè)計(jì)收費(fèi)是按面積或按造價(jià)的比例計(jì)取,幾乎跟建筑節(jié)能和設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣無(wú)關(guān),導(dǎo)致對(duì)設(shè)計(jì)方案不認(rèn)真進(jìn)行節(jié)能分析,而是追求高標(biāo)準(zhǔn),造成能源浪費(fèi)。相反,設(shè)計(jì)單位即使花費(fèi)了較多的人力、物力,優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案,給業(yè)主節(jié)約了投資,也不能得到應(yīng)有的報(bào)酬,有時(shí)設(shè)計(jì)費(fèi)反而變少了,從而挫傷了優(yōu)化設(shè)計(jì)的積極性。
三、搞好優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議
1、主管部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的監(jiān)控
為保證建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行,開(kāi)始可由政府主管部門(mén)來(lái)強(qiáng)制執(zhí)行,通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)能成果進(jìn)行全面審查后方可實(shí)施。政府主管部門(mén)不僅需在技術(shù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合方面做出努力,而且還需要政府以技術(shù)法規(guī)的形式提出必須嚴(yán)格控制的最基本的技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要求、功能要求,可以導(dǎo)則、指南、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)類技術(shù)文件予以體現(xiàn)。利用主管部門(mén)的職能,總結(jié)推廣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、公布合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及考核指標(biāo),為優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)行提供良好服務(wù)。建筑節(jié)能技術(shù)新規(guī)范逐步從控制單項(xiàng)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標(biāo),轉(zhuǎn)化為控制建筑物的實(shí)際能耗。新建建筑必須出具建造耗材經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑熱損失計(jì)算結(jié)果,特別是建筑外圍結(jié)構(gòu)熱損失計(jì)算結(jié)果。建筑能耗總量(包括供暖、通風(fēng)和熱水供應(yīng))和建造能耗值只有滿足其對(duì)應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)才被允許開(kāi)工及竣工驗(yàn)收。在竣工時(shí),建筑開(kāi)發(fā)商必須出具相關(guān)部門(mén)的一份“能源消耗證明”,證明清楚地列出了該住宅每年的能耗,及節(jié)能等級(jí)。以上措施,必須逐步實(shí)施,特別是國(guó)有投資項(xiàng)目要先于執(zhí)行。
2、以政策扶持拉動(dòng)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)
國(guó)家制定節(jié)能政策,并要求以多樣化的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)等扶持舉措,形成推動(dòng)建筑節(jié)能的市場(chǎng)機(jī)制,推進(jìn)建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的推廣。對(duì)建造節(jié)能建筑產(chǎn)品的要根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后節(jié)能程度給予政策和資金支持,減免稅費(fèi)等優(yōu)惠措施,并可建立評(píng)價(jià)機(jī)制,對(duì)因建造節(jié)能建筑而超支部分資金,國(guó)家應(yīng)給予無(wú)償免息貸款或獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,使建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)以行政手段為主轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟(jì)手段為主。
3、開(kāi)展積極有效的宣傳引導(dǎo)工作
建筑節(jié)能政策要取得理想的實(shí)施效果,重在宣傳引導(dǎo)。不但政府職能部門(mén)對(duì)節(jié)能政策的推行不遺余力,而且有關(guān)企業(yè)也應(yīng)加入到宣傳節(jié)能政策的行列。政府職能部門(mén)應(yīng)免費(fèi)對(duì)社會(huì)公眾提供節(jié)能政策咨詢、進(jìn)行節(jié)能知識(shí)宣傳和相關(guān)培訓(xùn),以及進(jìn)行節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品的展示、講解等方面做大量的工作。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)多方參與節(jié)能政策的宣傳引導(dǎo),大大提高人們的節(jié)能意識(shí)和對(duì)節(jié)能知識(shí)、技術(shù)的認(rèn)知、把握能力,從而使節(jié)能政策得到有力的貫徹實(shí)施。
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