能源

打造健康的城市生活(第二部分)

走向现代化的中国已处在了加大建筑开发和减少能源消耗的交岔路口。江亿说,因资源有限,中国需作出选择来促进健康城市环境的发展。
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统计显示,日本住宅冬季室温近二十年来大约提高了5-10摄氏度,这从某个侧面反映出日本居民随着经济增长和生活水平提高,居住环境逐步改善,住宅能耗逐步提高的过程。同样的过程在美国、西欧等发达国家也都曾经有过。目前,我国到了经济持续飞速发展期,人民生活水平也得到持续改善,由此形成的建筑能耗也正在持续增长。图1是近年来城镇建筑除采暖外公共建筑单位建筑面积能耗的逐年变化情况。

 

 

1 城镇建筑除采暖外公共建筑单位建筑面积能耗的逐年变化情况

 

 

对于住宅建筑,近几年陆续出现了采用中央空调,全年“恒温恒湿”的高档住宅。尽管有些高档“恒温恒湿”住宅采用了多项先进的节能技术,但由于上述“全空间与部分空间”,“连续”与“间歇”,“可开窗通风”与“不能开窗”的原因,空调的能源消耗还是大大高于一般住宅。南方地区开始推行采用区域供冷全面空调的小区,这也使运行能耗大幅度上升。家庭中各类电器的管理使用方式也开始慢慢地变化,导致部分家庭的用电量开始大幅度上涨。此外,大量“别墅”,“town house”的出现,尤其在北方,导致这类居住建筑不仅土地使用量大,单位建筑面积的能源消耗量也远高出我国一般形式的住宅。

与此同时,大量“现代化办公楼”和各类“标志性建筑”也逐渐替代“一般公共建筑”,慢慢成为大城市中新建非住宅建筑的主流。尽管我国大型办公楼除采暖外的能耗通常几倍高于一般办公楼,各类新建办公楼,大学的校舍,甚至中小学的教室,仍倾向于根据“与国外接轨”和“三十年不落后”的要求,纷纷建成大体量,中央空调,大多依靠机械系统的高能源依赖型建筑。与此同时,许多本属“一般公共建筑”的办公楼经过大修和装修改造,封闭了门窗,增加了中央空调,能源消耗也随之从低能耗的“一般公建”上升到高能耗的“现代办公楼”。

 
 

于是就出现了一个我们不得不面对的问题:中国的建筑能源消耗方式将向哪个方向发展?是如同美,西欧,日本等发达国家走过的道路一样,随着经济的增长,逐渐进入高耗能的居住环境和办公环境,还是维持于目前的居住环境和办公环境水平,坚持这种低能耗的生活环境,并且通过全社会的节能意识与新的节能技术的采用,在目前水平上进一步降低我们的单位建筑耗能量?这个问题必须作出回答,并付之以实践。否则在这种每年7%~8%的城镇建筑增长率下,大量的高能耗住宅与高能耗办公楼遍布,我们也完全进入了西欧,日本走过的路之后,再来考虑这个问题的答案就已经为时过晚了。

我们是在一个与美、欧、日及其它发达国家完全不同的外部环境和内部条件下来发展我们的城市建设的。我们可以利用的自然资源,尤其是可能获取的能源远不如已经度过发展期的那些发达国家,我们面临的保护环境的压力远大于这些发达国家在发展期时的压力。因此我们必须清晰的面对这样两个问题:1、我们的资源环境容量,对城市建设总体规模的限制是什么?在满足社会和经济发展基本需求的前提下,应尽可能压缩总体建设规模;2、未来的住宅和办公建筑的主流永远也不可能在能源消费水平上“与发达国家接轨”。这就要求我们一定发展一条与发达国家不同的,可称之为“中国特色的”建筑节能途径,使我们的建筑运行能耗维持在目前的低水平上。

 
 
 

实际上,目前发达国家逐渐发展起来的这种以巨大的能源消耗为代价换来的室内环境,是否真的满足室内人员健康舒适的需求吗?在发达国家的广泛调查和我国近年来高档办公建筑和住宅中出现的大量问题对此却作出负面回答。

从上世纪80年代中期开始,国外一些高档办公楼中就出现所谓“病态建筑综合症”(SBS),长期在其中工作的人员反映体质下降,易过敏,注意力不集中,易瞌睡等。在欧洲,北美的许多大型办公建筑中的调查都表明近50%的被调查建筑都存在这一问题,而且“建筑初投资越高,运行费用越高,SBS问题越严重”。从那时开始的持续20年的多学科研究,逐渐认识到这一现象是多种原因所造成:已形成的共同认识是过于密闭的室内环境不能保证足够量的室内外空气交换,从而导致室内多种污染物的聚积,使室内空气质量下降;越来越多的研究者认为长期维持相对恒定的室内热环境状态和“呆板的”(不变化的)空气流动模式也是导致这一现象的重要原因之一。在解决这一问题,营造更好的办公环境的技术途径上,就出现了两种不同的思路:一是仍然从机械论“人定胜天”出发,增加连续运行的机械通风系统来保证足够的室内外换气量,使运行能耗进一步增加;另一思路则是全面反思这种营造室内环境的方法,回归到“天人合一”,通过各种方法加强自然通风,在环境控制的理念上回归到传统建筑,以自然调节为主,在不得已的时候通过机械系统补充。在某种意义上这实际又回到了我们所倡导的办公建筑节能方式。

 
 

对于住宅的室内环境,近十几年来出现了完全同样的现象。随着我国住宅质量的提高和各种新的装修材料的涌现,相继出现多起室内空气质量不良而危害居住者健康的事故。室内的气味成为新建住房和新装修住房的主要问题。除了严格控制家具和装修材料,尽量减少可能造成的污染源,改善室内空气质量最有效的措施就是保证室内外足够的通风换气。这时又是两种解决思路:一是设法保证足够的可开启外窗的面积从而获得足够的自然通风能力,通过开窗换气改善室内环境。这样就要求室内温湿度环境的控制调节也采取同样的思路,优先采用自然手段以协调室内空气品质控制的需要,通过机械手段对部分空间在部分时间内进行辅助调节,以满足局部需要。另一种“机械论”的思路成为:提供专门的新风供应系统来解决室内空气质量,外窗最好全关闭,全年每天24小时的通风空调,确保室内各部位的恒温恒湿。前一种思路是返回到与自然和谐,贴近自然,在满足室内环境质量的同时也减少了建筑运行能耗;后一种则是进一步的割断与自然的联系,进一步加大运行能耗。但是这种“全人工”的营造室内环境的方式会不会带来其它的室内健康问题呢?

 

两种理念所对应不同的建筑形式,不同的环境控制系统,也对应于不同的建筑节能途径,同时也将造成完全不同的建筑运行能耗水平。对于正在处于城市化进程中,正在步入现代化,同时又面临能源与环境的严重制约的中国,我们在建设我们的城市,营造舒适的生活环境的同时,必须大力倡导建筑节能模式,这应是引起各级政府、行业同仁,和我们所有的城市居民高度关注的问题。

 

江亿,清华大学建筑节能研究中心教授,中国工程院院士。作为一名建筑环境工程专家,他在节能建筑、生态建筑等研究领域成果卓著。

首页图片由Graeme Nicol拍摄