中國面臨諸多環(huán)境挑戰(zhàn),其中一個就是建筑能耗在未來十年的劇增。磚塊和砂漿生產(chǎn)已經(jīng)占據(jù)了中國主要能源消費總量的25%,但目前中國的能源消費水平與西方相比仍然很低。實際上,中國城市建筑單位面積的能耗只有美國的四分之一,人均能源消費則只有美國的十一分之一。
但是,如果我們仔細(xì)研究美日等發(fā)達(dá)國家建筑能耗的歷史發(fā)展軌跡,就能發(fā)現(xiàn)一條預(yù)示中國未來走向的線索。隨著人均GDP的增長,建筑物能源消耗強度(EUI,即單位面積的能耗)也將不斷增加。
目前中國的EUI只相當(dāng)于20世紀(jì)60年代的日本或者50年代的美國。但從那之后,供熱制冷技術(shù)的進(jìn)步大大改變了建筑物的設(shè)計和運行。再加上收入提高帶來的生活方式和消費習(xí)慣變化,這一轉(zhuǎn)變導(dǎo)致美日建筑物EUI增加一倍。除非能在設(shè)計模式上減緩或者防止上述變化,否則中國也將經(jīng)歷和美日一樣的EUI增長。
許多西方建筑師和工程師都對中國建筑物的能耗之低感到驚奇。與發(fā)達(dá)國家相比,中國建筑物總體上隔熱層更少、墻面和窗戶的密閉性更差、供熱制冷技術(shù)更落后和低效,但實際上它們的能耗卻低得多。這是為什么呢?答案就在于兩個相互關(guān)聯(lián)的要素:生活方式和系統(tǒng)設(shè)計。因此,要防止未來中國建筑物能耗的劇增,關(guān)鍵在于要對推動能源消費增加的這些要素有一個深刻的認(rèn)識。
在中國,“電老虎”式的家用電器(最主要的是烘衣機)的普及率很低,中國居民也喜歡讓室內(nèi)環(huán)境的溫差更大一點。此外,水電氣的費用占居民可支配收入的比例更高也是一個重要原因,這鼓勵人們節(jié)約能源。
但是,單憑習(xí)慣和收入上的差異還不足以解釋中國和西方建筑物的巨大能耗差距。能源消費文化還受到供熱制冷系統(tǒng)設(shè)計以及建筑形式的深刻影響。清華大學(xué)的江億教授將中國的標(biāo)準(zhǔn)供熱制冷系統(tǒng)形容為“分時分空”,而美國則大多采取“全時全空”方式。
發(fā)達(dá)國家暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步讓全封閉玻璃結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展成為可能,一個非常巨大的系統(tǒng)幾乎同時為整個建筑提供服務(wù)。然而在一座標(biāo)準(zhǔn)的中國建筑里,采用的則是可自行開關(guān)的窗戶和分散式系統(tǒng),每個房間都有自己獨立的空調(diào)或者暖氣設(shè)備。在這樣一個“分時分空”的模式下,建筑物里的居民切實控制了各自房間的溫度,而在“全時全空”模式下,整個系統(tǒng)是按照一個既定程序自動控溫的。
然而,隨著中國GDP的增長,分散式系統(tǒng)開始越來越多地被中央式系統(tǒng)所替代,從而導(dǎo)致建筑能耗的上升。根據(jù)清華大學(xué)建筑學(xué)院的一項研究,使用中央HVAC系統(tǒng)的住宅樓比那些采取分散式系統(tǒng)的能耗高出十倍。
盡管有點違反直覺,但上述能耗差距的解釋非常簡單:分散式系統(tǒng)讓用戶可以各自控制系統(tǒng),從而將效能最大化;而中央式系統(tǒng)則不管居民的實際需要,持續(xù)不斷地供熱制冷。盡管中央式系統(tǒng)在將能源的供熱制冷轉(zhuǎn)換上效率更高,但持續(xù)不斷的運行和整天全室的供熱制冷造成的能源浪費遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了技術(shù)所節(jié)約的能源。實際上,即使想要通過單獨控溫來節(jié)約能源,在很多“全時全空”系統(tǒng)的封閉寫字樓里也是做不到的。系統(tǒng)設(shè)計深刻影響著住戶的生活方式和能源消費,同時系統(tǒng)設(shè)計也是美國建筑能耗居高不下的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
中國建筑設(shè)計模式已經(jīng)開始朝著發(fā)達(dá)國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變。一項在中國不同城市的建筑采樣研究的數(shù)據(jù)表明,中國的能源消費分布逐漸呈現(xiàn)出“雙頂峰狀”:大量建筑物的能耗僅有30-50度/平米/年,而另一些建筑物的能耗卻高達(dá)120-150度/平米/年。
第一個數(shù)據(jù)屬于標(biāo)準(zhǔn)的中國建筑,代表中國平均的建筑能耗水平,而第二個則屬于按照發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的新建筑。這個現(xiàn)象不僅清晰地體現(xiàn)在圖表上,在任何中國城市里也都顯而易見:一片片發(fā)展中國家居民樓,簇?fù)碇粋€現(xiàn)代化高樓林立的市中心,那種感覺就好像是到了一個新建的紐約城,并且?guī)砹讼鄳?yīng)的高能耗水平。
那么,如何才能遏制這一轉(zhuǎn)變,防止中國進(jìn)入一個高能耗建筑的時代呢?
有一個現(xiàn)成的辦法可以促進(jìn)營造更環(huán)保的建筑環(huán)境,那就是綠色建筑評估體系。這些體系可以為建筑物的環(huán)境績效提供一個客觀的認(rèn)證,從而實現(xiàn)建筑市場的轉(zhuǎn)型,讓開發(fā)商、政府和設(shè)計者都有足夠的經(jīng)濟動力來追求環(huán)境目標(biāo)。目前在中國運用最廣的綠色建筑評估體系主要有兩個:一個是美國綠色建筑協(xié)會設(shè)立的LEED體系,另一個是中國住建部的“三星”民用建筑能效測評體系。這兩大體系的迅速發(fā)展令人振奮。
然而,在中國現(xiàn)有的發(fā)展形勢下,這些評估體系能在多大程度上降低建筑物能耗,仍然要劃上幾個大大的問號。比如,LEED就存在一個巨大的問題:目前中國建筑物的平均能效已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國標(biāo)準(zhǔn)。事實已經(jīng)證明,LEED能夠比美國商業(yè)基準(zhǔn)降低24%的能耗,但即使表現(xiàn)最好的LEED項目,其能效也極少能夠達(dá)到中國建筑的平均水平。