葉耀先:低碳建筑與節(jié)能減排
4月24日上午,2010中國建設行業(yè)創(chuàng)新管理大會和2010中國房地產(chǎn)兩會論壇隆重開幕,邀請專家、行業(yè)領(lǐng)導探討我國宏觀走勢、解讀國家兩會政策、把握未來市場趨勢、決策企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。
以下為中國建筑設計研究院顧問總工程師葉耀先老師的發(fā)言
葉耀先:諸位下午好。
非常高興能夠有這個機會和大家交流一下低碳建筑和節(jié)能減排的問題,什么叫低碳建筑?現(xiàn)在對這個問題國際上也沒有統(tǒng)一的定義,我現(xiàn)在說的是在全生命周期的同一般建筑相比,碳排放很少或為零的建筑就叫低碳建筑。比如比一般建筑減少80%到100%,等于是零了,就叫零碳建筑。為什么要出現(xiàn)低碳建筑呢?現(xiàn)在很多人說,綠色建筑、可持續(xù)建筑、生態(tài)建筑、健康建筑,很多很多,低碳建筑的出現(xiàn)和應對氣候變化有關(guān)系。什么叫氣候變化呢?就是自然變化或者人類活動所引起的變化,這是聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會做的一個定義。但是聯(lián)合國氣候變化框架公約里面就說,經(jīng)過相當時段的觀察,除自然氣候變化外,由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導致的氣候改變,這就是氣候變化。氣候變化是這樣的,比如我們這是地球,太陽的光線就照射到地球,如果地球的表面沒有大氣層、沒有溫室氣體,什么都沒有,這時候地球的表面溫度是負18度,但太陽照射以后到達地球表面,地球把一部分反射過去,一部分地球本身吸收,本身大氣要吸收,吸收完了以后,又重新釋放出紅外線,這些紅外線當中有一部分返回來,就成為溫室氣體。由于有了溫室氣體,地球的表面溫度就不是負18度而是15度。溫室氣體主要有六種,主要是二氧化碳、甲烷等等,對氣候影響最大的就是二氧化碳,二氧化碳大概占總增溫效應的63%.
過去一萬年當中,二氧化碳等等這些溫室氣體的濃度發(fā)生了什么變化。這張圖是指二氧化碳,這是一萬年以前的,這是現(xiàn)在的,中間看的不太清楚,我們把工業(yè)革命以來,就是1750年開始畫了一個小圖,1750年到現(xiàn)在,二氧化碳的濃度開始很明顯增加,甲烷和一氧化碳也同樣是這個情況。
還有氣溶膠等等也是溫室氣體,溫室氣體溫度增加就導致了氣溫的變化,表現(xiàn)在地球溫度上升、海平面上升、降水出現(xiàn)變化,出現(xiàn)干旱和洪水。有的海島國家就擔心海平面上升以后,整個國家的國土就到海里面去了,就沒有了,這樣對人類和自然界會產(chǎn)生很大的影響,包括糧食與水資源、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)和人類活動都會受到影響,這在社會發(fā)展中間、經(jīng)濟增長、技術(shù)、人口、管理等等也會受到影響,同時也會影響到溫室氣體?,F(xiàn)在聯(lián)合國提出來,我們的氣候有變化,怎么辦呢?有兩種,一種是所謂適應性的措施,還有一種是減緩的措施,就是把二氧化碳排放減緩,從兩個方面采取措施來應對氣候變化。
二氧化碳排放到空氣當中以后,它的濃度和大氣溫度和對海平面的影響要持續(xù)很長的時間,比如說這個地方假如全球或在某一個地方,二氧化碳排放到了最高點,然后就開始下降,即使二氧化碳排放下降,它本身的影響像海平面的增加或者溫度的升高等等,要持續(xù)200年。這是聯(lián)合國包括我們國家主流的看法、正統(tǒng)的看法。但是現(xiàn)在還有另外一種看法,因為氣候變化主要的論據(jù)是從聯(lián)合國氣候?qū)iT委員會搞的報告,有的人在這個報告里找到問題,找到的一個問題是說,這個報告里說氣候變化將會影響到40%的亞馬遜雨林,這個報告是不對的,原文是說威脅是源于砍伐?!缎驴茖W家》雜志還說喜馬拉雅冰川很可能將2035年消失,其實也是曲解了。二氧化碳現(xiàn)在因政治利益關(guān)系而被妖魔化了,氣象專家麻省理工學院的一個教授說,如今“地球變暖”幾乎成了一種宗教。哥本哈根會議上有一個說法,人類對這個有兩種看法,只能信其有,不能信其無,因為這個事件對地球影響大了,我們必須得采取措施?,F(xiàn)在中國政府向全世界承諾四條,一個是要加強提高能效工作,爭取到2020年單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降45%,大力發(fā)展可再生能源,都是圍繞二氧化碳,中國政府的立場是要減少二氧化碳的排放。
溫室氣體主要是由于日常我們用能、各種材料生產(chǎn)也是需要能源的,如果用化石能源的話就要排放二氧化碳,所以既有化石能源的利用,就能減少二氧化碳的排放。中國的能源消耗從2001年到2008年,每年平均增加8.5%,所以說化石能源的消耗增加的很快。建筑耗費的能源是比較多的,中國大概是30%到40%耗費的能源比較大,而且各種環(huán)境問題,比如建筑垃圾、臭氧層破壞等等和建筑都有關(guān)系。現(xiàn)在中國的立場就是要減少二氧化碳的排放,減少化石能源的消耗,就是要節(jié)能、要低碳。節(jié)能、在建筑上要實現(xiàn)節(jié)能和低碳怎么做呢?現(xiàn)在我們國家考慮的很多,包括你們在座的各位都考慮到建筑是有全壽命的,全壽命是指在建筑的前期,從自然界把材料采集過來,然后加工制造、包裝運輸,然后搞規(guī)劃設計,建造期就是施工,然后就是使用、維護,之后到拆除期,拆除以后的材料,一種是再生,就是加工制造,還有再利用,做就是廢棄物。節(jié)能低碳就是在建造前期要減少原材料的用量,在建造使用時期要降低材料的耗損,利用邊角廢料在日常要逐漸積累,到拆除期的時候要減少建筑垃圾,盡可能再利用,讓廢棄物盡可能回歸自然。現(xiàn)在中國對于建筑的全壽命整個過程考慮的比較少,現(xiàn)在最主要的是從規(guī)劃設計到施工、使用,要想建筑節(jié)能低碳,必須從建筑全壽命的三個過程通盤考慮。
怎樣做一個低碳、節(jié)能的建筑呢?大概有四個方面,減少建筑材料生產(chǎn)的耗能、減少日常使用耗能、利用可再生能力、在建設方針和原則上需要考慮。我們中國建筑平均壽命不到30年,現(xiàn)在網(wǎng)上引起很多爭議,說我的房子蓋起來,怎么才住30年,實際上我認為沒有搞清楚,所謂30年是叫建筑的統(tǒng)計平均壽命,統(tǒng)計平均壽命是怎么算出來的呢?是拿現(xiàn)有的套數(shù),比如說我們的建筑面積現(xiàn)在有多少,除以每年新建的套數(shù)或者面積,這個叫做統(tǒng)計平均壽命。用這個統(tǒng)計平均壽命來看,建設的越早、越老,那么建筑壽命就越長。英國為什么長?它多少年就建設了,所以是125年,因為每年新建的很少,基本上不建了。剛剛興起的國家,像中國,每年新建的很多,建起來的都不夠,所以統(tǒng)計壽命就低。統(tǒng)計壽命只能對使用壽命作為一個參考,并不是說就是使用壽命,這個必須弄清楚。
中國的設計使用壽命是50年,不是30年,30年是統(tǒng)計平均壽命,開發(fā)商蓋的房子,按照規(guī)劃設計至少是50年,是沒問題的。但是防水現(xiàn)在搞的非常差,現(xiàn)在工程質(zhì)量最嚴重的是防水問題,漏水的嚴重,一個防水層的平均壽命1950年到1958年,是26年的壽命,但是到了1990年就每況愈下,一直到后來就只有3年了,和施工不精細等等都有關(guān)系?,F(xiàn)在中國最嚴重的問題就是防水層的壽命太短,有的一年都不到。
要減少建筑材料的浪費,把使用年限增加到100年,日本現(xiàn)在搞200年,所以延長建筑生命的年限很重要。再就是控制面積水準,像日本有最低水準和誘導水準,城市四口人的家庭,面積是95平米,即使95平米所謂誘導的面積,而不是全部所有家庭都能達到,美國豪華的標準或者中等標準,經(jīng)濟型的是46.5到51.1平米,三個臥室雙衛(wèi)的才125到134,中國現(xiàn)在建筑面積明顯比這些國家要大。新加坡曾經(jīng)堅持一套住宅面積是42到125平米,后來他們就想是不是能夠擴大一點,擴大到145平米,但是經(jīng)過幾年實踐以后,他們認為這個還是不行,又回到了125平米,就是一套住房的建筑面積不要搞的太大,不僅不節(jié)約材料,碳排放也多,而且也不節(jié)約土地。
1999年國家統(tǒng)計局曾經(jīng)對5000戶居民做了調(diào)查,我根據(jù)調(diào)查資料畫成了這個圖。這個調(diào)查資料里問你最理想的住宅面積是多大,回答的是80到120平方米,我個人對于90、70不是很贊成,如果搞到80到120就很贊成,90、70對一部分人還不是很符合實際。
這是部分國家和地區(qū)的平均住宅面積,比如澳大利亞是210平米,是最高的,就是奧地利、法國等等,美國平均是150平米,中國臺灣不到110,我們大陸沒有統(tǒng)計數(shù)字,我根據(jù)幾個省的統(tǒng)計數(shù)字大概是123平米。從這里看,中國大陸的住宅平均建筑面積是居于第三位的,僅次于澳大利亞和美國,比日本要大的多。
這幅圖是日本京都大學請我當客座教授的時候給我提供的住房,從這個住房看,面積是非常節(jié)約的使用,這么一個小地方,底下是電冰箱,上面是微波爐,旁邊是電飯鍋,再旁邊是熱水瓶,把這么小的空間全部用上了,這四件東西如果我們擺的話,面積是它的一倍。
要減少建筑材料生產(chǎn)和消耗第三就是輕量簡約,所謂輕量就是建議用鋼結(jié)構(gòu),中國現(xiàn)在鋼材數(shù)量很大,2009年我們鋼產(chǎn)量達到了6億多噸,是全球產(chǎn)量的1/3,另外鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)的比重,現(xiàn)在中國只占5%,發(fā)達國家已經(jīng)50%以上了。鋼結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比可以增加使用面積,自重是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的70%,鋼結(jié)構(gòu)的碳排放,住宅用的鋼大概是一平米100到120公斤,比鋼筋混凝土低得多。采用鋼結(jié)構(gòu)是低碳、節(jié)能減排,就是減少材料生產(chǎn)的一種方法,所以我想我們在座的大家回去以后可以考慮一下采用鋼結(jié)構(gòu)。再就是采用輕格墻,還有關(guān)于石材的利用,石材最好用在建筑物底下一兩層,不要在整個建筑里用石材。
建議采用木結(jié)構(gòu),木結(jié)構(gòu)是一種可再生材料,而且自重比較輕,要多用寒帶、溫帶的木材,少用熱帶木材,同時要木材和鋼材結(jié)合使用,同時木結(jié)構(gòu)要注意防火、防潮和可持續(xù)森林經(jīng)營。中層住宅二氧化碳排放量是300公斤,鋼材是480公斤,而且它或有光合作用,能夠排放氧氣,是天然的氧氣儲藏庫,能夠防蟻、防潮,木材優(yōu)點很多。加拿大木材很多,就一直到中國來推廣,讓我們買他們的木材。我就搞不明白我們中國的木材哪兒去了,我想中國應該對森林加強管理,生產(chǎn)更多木材。
另外我們要簡約景觀造型,避免不規(guī)則的、豪華的沒有用的東西。像這個圖是一個住宅小區(qū)的照片,我去過西方很多國家,我看過很多個住宅小區(qū),沒有一個住宅小區(qū)有這樣的東西,這個通常是在公園等地方有,這個肯定花了很多錢去做,所以這些錢都攤在房價里去了,買房子的人都要付這些錢的。另外噴泉,住宅小區(qū)搞噴泉我認為是豈有此理,但是現(xiàn)在很多小區(qū)有,中國人住宅希望有水,有水就有靈氣,這其實沒法解釋。
這幅圖是四棟房子,中間就是很小一塊地,結(jié)果搞了兩個亭子,體量很大,整個空間都沒有了,我說搞這個亭子干什么,花這么多錢,沒有用,做成這么豪華。這就是建筑材料使用增加,碳排放增加,花的錢又多。
這種房子在中國到處都是,頂上這些東西毫無使用價值,而且施工單位跟我說,非常難施工。建筑師就說好看,也沒有什么用。我認為建筑師去搞這個房子,沒有本事節(jié)能減排,就叫人多花錢、多增加碳排放,這么搞不行。這棟房子旁邊的這些東西,完全可以不要,而且小偷還可以爬到上面去,進入家里面偷東西。中國現(xiàn)在到處都是這種情況。今后我建議施工單位跟設計單位說,這種東西沒有用就不要搞。
?。ú逶挘含F(xiàn)在不是設計單位的事情,地方行政領(lǐng)導讓這么做,規(guī)劃局,如果你不做他就不批)
葉耀先:這幅圖,有的施工單位跟我說,別看這么一個小東西,做上去非常難做,這些東西都是毫無用處的,浪費資源。地震區(qū)最尖上的東西,有一個邊帶效應,最危險,發(fā)生地震的時候,這個東西掉下來砸你腦袋,有百害而無一益,說好看的那個人本身并不懂得規(guī)劃。這是減少建筑材料生產(chǎn)耗能。
第二是減少日常使用耗能,建筑的圍護結(jié)構(gòu)包括外墻、外窗和屋頂,中國的圍護結(jié)構(gòu)考慮是跟氣候條件有關(guān)系,中國有一個建筑熱工設計分區(qū)圖,分成五個區(qū),嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱東冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū),各個區(qū)設計要求不一樣。這些區(qū)怎么劃分呢?主要是根據(jù)最冷、最熱的熱平均溫度和熱平均溫度的天數(shù),比如嚴寒地區(qū),最冷的時候就是負10度以下,負5度以下的一般在145天以上,這樣的地區(qū)就屬于嚴寒地區(qū)。嚴寒地區(qū)主要的要求就是采暖、保溫。但是對于南方的夏熱冬暖地區(qū),主要就是隔熱、通風。溫和地區(qū)基本上部分采用采暖或者部分采用隔熱,但是中國到現(xiàn)在為止,溫和地區(qū)的節(jié)能設計沒有標準、沒有規(guī)范,而且有的時候我們把嚴寒地區(qū)的保溫要求弄到夏熱冬暖地區(qū),比如到南方溫州、廣州一帶,窗戶鋁合金根本不需要,不分地區(qū)、不分氣候條件去做,結(jié)果會造成很多浪費。
現(xiàn)在采暖的方式各種各樣,比如建筑采暖,采暖需要0.35兆焦,假如家庭獨立采暖0.35兆焦就夠了,因為中間沒有任何損失,但是如果一個樓集中采暖就有損失,損失就是0.03兆焦,如果是通過小區(qū)來供熱,又會增加損失,如果全市集中供暖又會增加損失。
建筑體形系數(shù),什么叫體形系數(shù)?
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葉耀先:體形系數(shù)是什么呢?就是一個建筑外表面和空氣接觸的面積除以它所包圍的體積,這個叫體形系數(shù)。體形系數(shù)越小就越節(jié)能,如果和空氣接觸的面積很大,就不節(jié)能。大家看這幅圖,現(xiàn)在這四種平面形狀,哪一種體形系數(shù)大?
?。ɑ卮穑何艺J為是右下角那個)
葉耀先:你們怎么不看我上面的那個圖呢?根據(jù)那個圖應該是梯形的最大,梯形的系數(shù)為什么大呢?這個地方有一個凹口,有三四米會凹進去,旁邊會有一兩米左右。每套面積非常小,但是住宅設計規(guī)范里規(guī)定,廚房一定要有對外的窗戶,從樓梯進去以后,假如每一家廚房都要有一個對外廚房,就沒辦法設計了,怎么辦呢?就挖一個。有的省就規(guī)定,衛(wèi)生間也要有窗戶,如果要明廚和明衛(wèi)就不好辦了。日本那邊的,廚房和衛(wèi)生間不一定要有窗戶,如果非要有窗戶,就浪費很大。要做兩道墻,這個地方還沒用,又有風,而且這是強制性條文,一定要嚴格做到,不能沒有窗戶。但是中國有很多理由,說中國煤氣不行,日本煤氣沒問題,我們不開窗可能不安全等等的。反正體形系數(shù)越大,節(jié)能就越不好。
比如這個房子,凹進去很多,這是一家廚房,這是另外一家廚房,通過這個凹口弄成廚房的窗戶。
窗戶性能參數(shù)有兩個,傳熱系數(shù)、氣密性,還有可見透光度。鋁合金傳熱系數(shù)比較大,斷橋鋁合金小,塑鋼鋁合金也小。
另外就是空調(diào),現(xiàn)在采暖空調(diào)設備能效比人家低,要提高。再就是要解決供熱系統(tǒng)、收費、用戶等等一系列技術(shù)問題和管理問題,現(xiàn)在我們想解決,但是很多問題到現(xiàn)在為止解決的不很好,要自然的通風和采光。這個是單側(cè)式局部通風、這是混合式通風。這是美國的一個中學,窗戶中間隔開,有時候開下面,有時候開上面,必須好的通風。這是車窗,自然采光,而不是用燈光。
利用可再生能源,中國的太陽能是比較豐富的,分成四個帶,云南這塊是豐富地帶,烏魯木齊、新疆是其次,東北、河南等等這是一般區(qū),再下邊就是比較貧乏。太陽能提供熱水或者供電。光伏發(fā)電系統(tǒng)有兩個,一個是獨立系統(tǒng),就是自己弄完了自己用,第二是并網(wǎng)的系統(tǒng),現(xiàn)在太陽能如果沒有一個并網(wǎng)的系統(tǒng),要發(fā)電可能比較困難。在日本我住了一家人家,就是并網(wǎng)系統(tǒng),自己發(fā)的機多了就賣給電網(wǎng),不夠了就買,假如沒有并網(wǎng)的系統(tǒng)就比較困難,但是并網(wǎng)的系統(tǒng)美國只有一個州會提供,中國現(xiàn)在這個問題還沒有完全解決。另外太陽能我們還提出來要和建筑一體化,代替瓦,這個太陽能接受器比較好,放在陽臺上,水箱放在這里,每家每戶自己用自己的水,這樣就比較間。這是平谷縣的熱水器太陽能,用起來很方便。這是太陽能光伏發(fā)電板放在外墻上,這是用在室外照明。
中國現(xiàn)在風能的利用是1/3閑置,利用率并不是很高。地熱能沈陽全市建筑面積累計達到4000多萬平米,如果有一棟房子在周邊打管子還可以,如果是一片樓的話,非常麻煩,給子孫后代留下很多麻煩。
建設方針的問題。從50年代建國以后,提出來要實用、經(jīng)濟、美觀?,F(xiàn)在我們提出建筑的外觀、建筑的方案,我問一個問題,建筑方案是根據(jù)什么確定的?比如我讓你搞一個方案,你覺得是根據(jù)什么確定的?
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葉耀先:對,是根據(jù)功能確定的,咱們很多都不是這樣做的。比如這幅圖,這一個小區(qū)里放這么一個東西,我問他們這是干什么用的,誰也回答不出來是干什么用的,這個地方連坐都不能坐,只能站著,就是觀賞用。有的小區(qū)按度假村的概念來設計,小區(qū)變成度假村了,根本就完全是錯誤的。但是現(xiàn)在有的小區(qū)正在建,大概已經(jīng)建好了。
根據(jù)我最近幾年的研究,什么叫做低碳建筑、節(jié)能建筑、可持續(xù)建筑、綠色建筑、生態(tài)建筑、健康建筑等等,我任務應該符合“三最”的原則,你們開發(fā)商開發(fā)的房子符合這三條就是好房子,第一條是資源利用效率最高,資源包括人員、水資源、土地等等,利用的效率最高,比如現(xiàn)在講低碳,現(xiàn)在有的地方說我要搞低碳城市,我不太主張?zhí)岬吞汲鞘?,因為中國的碳排放在中國歷史上是要不斷增加的,中國經(jīng)濟要發(fā)展,碳排放就多。生活水平特點以后,用能就要增加,但是要提高效率,我們現(xiàn)在同樣的耗能的情況,房間的舒適度達不達到這個水平,土地、資源、建筑等等要利用率最高。第二條,對環(huán)境影響最小,我們蓋這個房子或者什么東西對環(huán)境不要造成負面影響,或者盡可能減少對它的影響。第三條,對生活種群的影響,我這兒沒有提以人為核心,生活種群包括人和我們一起生活的動物、植物等等,比如日本大阪有一棟60年的房子,我到那兒去看了一天,這個房子蓋了六年,現(xiàn)在肯定快十年了,那個房子蓋成了以后,有22種鳥到那兒去生活,有6種鳥下蛋不走了,水下還有各種水生物等等,整個房子是立體規(guī)劃,走廊里等等那兒都有綠化,在這個中心地區(qū),有鳥到那兒去生蛋,就不走了,這種房子就是對生態(tài)可持續(xù)比較好的,所以要強調(diào)對生物種群最好,不能單純以人為核心。
我們要低碳、要節(jié)能、要減排,最關(guān)鍵的就是要使得資源利用效率最高,對環(huán)境影響最小,對生物種群最好,符合這三條的就能達到低碳、節(jié)能、減排的效果。謝謝大家。
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