第三節(jié)　建筑節(jié)能理念辨析

一、建筑的舒適與健康需求

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展、人民生活水平逐步提高，城鎮(zhèn)居民住宅消費(fèi)觀念和需求正在發(fā)生重大變化，住宅發(fā)展已經(jīng)從“量”的需求提升到“質(zhì)”的享受，住宅建設(shè)已從“功能型”轉(zhuǎn)變到“舒適型”，居民利用采暖、制冷設(shè)備提高室內(nèi)生活質(zhì)量成為趨勢(shì)，而這也可能使建筑能耗進(jìn)一步增加。為了澄清建筑環(huán)境中的一些基本理念問(wèn)題，正確引導(dǎo)人們的消費(fèi)觀念，本節(jié)將首先針對(duì)建筑的舒適與健康需求等相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)討論。

（一）熱舒適與人體對(duì)氣候的適應(yīng)

1. 不同氣候地區(qū)的人體熱舒適差異

學(xué)術(shù)界將不冷不熱的狀態(tài)稱為“熱中性”，一般認(rèn)為是最舒適的狀態(tài)，此時(shí)人體用于體溫調(diào)節(jié)所消耗的能量最少，感受到的壓力最小。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，研究者力圖將構(gòu)成熱環(huán)境的四個(gè)主要要素（空氣溫度、濕度、環(huán)境長(zhǎng)波輻射溫度、風(fēng)速）與人體熱反應(yīng)（熱感覺(jué)）聯(lián)系起來(lái)。此外，人體的熱舒適性還與其對(duì)氣候環(huán)境的適應(yīng)性密切相關(guān)，很多研究者發(fā)現(xiàn)在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，人們喜歡的溫度范圍差別很大，即便是在服裝相同的條件下，夏季可接受的溫度偏高，而在冬季可接受的溫度偏低，即人們對(duì)相同建筑熱環(huán)境的熱舒適發(fā)生季節(jié)性偏移。而在近幾年的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，研究者發(fā)現(xiàn)，熱舒適除了與季節(jié)氣候密切相關(guān)外，在相同季節(jié)，不同氣候地區(qū)的人們對(duì)熱舒適的要求也有較大的差別。2010年冬季清華大學(xué)^[12]對(duì)北京（寒冷地區(qū)）、上海（夏熱冬冷地區(qū)）兩地居民開(kāi)展了人體熱反應(yīng)氣候室實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，在相同的偏冷環(huán)境下，北京受試者實(shí)際熱感覺(jué)投票（TSV）值顯著低于上海受試者，兩者相差近0.6；若要獲得相同水平的熱感覺(jué)，北京受試者所需的室內(nèi)溫度要比上海受試者高出約2.5℃。結(jié)果表明夏熱冬冷地區(qū)居民對(duì)偏冷環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。而現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查也得出了類似的結(jié)論。2011年冬季，清華大學(xué)^[13]分別在北京和上海選擇10戶住宅進(jìn)行跟蹤調(diào)查，其中，北京10戶均為集中供暖用戶，上海10戶為空氣源熱泵用戶。從結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在相同的室內(nèi)溫度下，相比北京集中供暖住戶，上海住戶的衣著量略低但TSV投票值更高，上海住戶的中性溫度為20.9℃，北京集中供暖住戶的中性溫度為22.0℃。

2011年大連理工大學(xué)^[14]通過(guò)問(wèn)卷和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)查我國(guó)不同氣候分區(qū)的居民對(duì)于熱環(huán)境的喜好差異，得到：夏熱冬暖地區(qū)（如華南地區(qū)）居民夏季可接受的溫度要比嚴(yán)寒地區(qū)高出4℃左右；對(duì)于未進(jìn)行集中供暖的住宅，夏熱冬冷地區(qū)（如長(zhǎng)江流域地區(qū)）居民冬季可接受的舒適溫度低于夏熱冬暖地區(qū)，前者為14.2℃，后者為16.3℃。研究表明，對(duì)于室內(nèi)生活熱環(huán)境差異不大的人群而言，長(zhǎng)期生活在炎熱氣候的居民，對(duì)熱有更強(qiáng)的忍耐能力，長(zhǎng)期生活在寒冷氣候的居民，對(duì)冷有更強(qiáng)的忍耐能力。

上述實(shí)驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果表明，不同地區(qū)的人群具有不同的熱適應(yīng)性，其舒適區(qū)的范圍是存在差異的。我國(guó)地域遼闊，南北跨越熱、溫、寒幾個(gè)氣候帶，氣候類型多種多樣，因此，居住室內(nèi)熱環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該結(jié)合各地區(qū)居民實(shí)際熱舒適需求，因地制宜，而不應(yīng)該推崇恒溫恒濕。

2. 人體對(duì)建筑氣候的適應(yīng)性

人工制冷和采暖手段的引入，改變了人體熱環(huán)境的經(jīng)歷，受此影響，人體的熱適應(yīng)性也發(fā)生了顯著變化。在較多的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，研究者發(fā)現(xiàn)，相比在非空調(diào)、非采暖環(huán)境中的居住者，經(jīng)常處于空調(diào)、采暖環(huán)境中的居住者對(duì)室內(nèi)熱舒適的要求較高；隨著夏季室內(nèi)空調(diào)溫度的逐漸降低或冬季室內(nèi)采暖溫度的逐漸升高，人們感覺(jué)舒適或中性的溫度也會(huì)向低溫或高溫方向偏移。西安建筑科技大學(xué)^[15]對(duì)東莞地區(qū)居住建筑夏季室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)查表明，經(jīng)常生活在空調(diào)環(huán)境下的人在家中往往把空調(diào)開(kāi)到較低溫度（21℃～24℃）才感覺(jué)到舒服，然而不經(jīng)常使用空調(diào)的居民在家中往往把空調(diào)開(kāi)到較高溫度（25℃～27℃），在家中同樣感覺(jué)舒服。Nicol與Humphreys^[16]比較了20世紀(jì)70年代和90年代的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)自然通風(fēng)建筑室內(nèi)舒適溫度與室外溫度變化的特征基本一致，而集中空調(diào)采暖建筑中人體的舒適條件卻有所不同：與70年代的調(diào)查結(jié)果相比，90年代人體在偏冷季節(jié)的舒適溫度提高了約2℃。他們推測(cè)這與室內(nèi)供暖溫度逐年提高有關(guān)，人們對(duì)此已經(jīng)產(chǎn)生了適應(yīng)。在我國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。哈爾濱工業(yè)大學(xué)^[17]比較了哈爾濱地區(qū)在2010年和20世紀(jì)90年代的冬季室內(nèi)熱舒適現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與90年代的調(diào)查結(jié)果相比，室內(nèi)空氣溫度提高了5.3℃，居民的室內(nèi)服裝熱阻下降了0.7clo，熱中性溫度提高了4.9℃。若將服裝熱阻的變化折算到中性溫度的變化上，可以得到，理論上該地區(qū)居民當(dāng)前的中性溫度應(yīng)該比20年前提高4.2℃，而實(shí)際值卻比這還要高出0.7℃，其原因同樣是該地區(qū)居民對(duì)冬季室內(nèi)的高溫氣候已經(jīng)產(chǎn)生了適應(yīng)。由此可以推斷，夏季長(zhǎng)期維持較低的空調(diào)室溫或冬季長(zhǎng)期維持較高的采暖溫度，人體的熱適應(yīng)性會(huì)發(fā)生顯著變化，夏季感覺(jué)舒適的溫度會(huì)越來(lái)越低，冬季感覺(jué)舒適的溫度會(huì)越來(lái)越高。

實(shí)際上，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備從出現(xiàn)到廣泛應(yīng)用僅有短短幾十年的時(shí)間，而在人類社會(huì)發(fā)展幾千年的歷史中，絕大部分時(shí)間都是通過(guò)其居住的建筑墻體蓄存、隔離外界熱量，通過(guò)自然通風(fēng)、服裝、風(fēng)扇等調(diào)節(jié)手段來(lái)達(dá)到夏季降溫的目的，充分展現(xiàn)了人體適應(yīng)自然環(huán)境變化的機(jī)體機(jī)能。這是一種節(jié)約能源、環(huán)境友好的生活方式，至今依然受到大多數(shù)居住者的偏愛(ài)。

在我國(guó)各地開(kāi)展的大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境溫濕度相似時(shí)，非空調(diào)的自然通風(fēng)環(huán)境比空調(diào)環(huán)境受到更多居住者的偏愛(ài)。居住者對(duì)于家中的空調(diào)往往采用“能不使用就盡量不使用”的態(tài)度，只要室內(nèi)溫度沒(méi)有達(dá)到不能忍受的范圍，就更樂(lè)于使用開(kāi)窗通風(fēng)或電風(fēng)扇來(lái)降溫。2000年清華大學(xué)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在“自然通風(fēng)，有點(diǎn)熱，總體可以接受的環(huán)境”和“空調(diào)涼爽環(huán)境”中進(jìn)行選擇時(shí)，80%以上的人選擇前者。2003年清華大學(xué)在上海地區(qū)的住宅熱環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人們并非室溫高于26℃就開(kāi)啟空調(diào)，而是繼續(xù)使用自然通風(fēng)手段，直到環(huán)境溫度高于29℃時(shí)才開(kāi)啟空調(diào)。2012年清華大學(xué)對(duì)中國(guó)居民夏季使用電風(fēng)扇習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)調(diào)研結(jié)果表明，無(wú)論是家中有空調(diào)還是沒(méi)有空調(diào)的居民，75%以上會(huì)在夏季選擇使用電風(fēng)扇來(lái)改善室內(nèi)熱舒適。2011年清華大學(xué)^[18]在江蘇地區(qū)的住宅熱環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相比“全時(shí)間、全空間”空調(diào)、采暖使用模式的住戶，“部分時(shí)間、部分空間”空調(diào)、采暖使用模式的住戶對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的滿意率更高。

由上述研究結(jié)果可見(jiàn)，居住建筑應(yīng)該為居住者提供較多適應(yīng)自然環(huán)境變化的機(jī)會(huì)，避免使用“全時(shí)間、全空間”的空調(diào)、采暖模式，從而保持人體對(duì)熱環(huán)境的適應(yīng)性。

（二）關(guān)于恒溫恒濕恒氧環(huán)境的討論

1. 什么是恒溫恒濕恒氧技術(shù)

所謂“恒溫恒濕恒氧”技術(shù)是采用集中空調(diào)采暖系統(tǒng)控制房間內(nèi)的溫度、濕度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度常年保持在20℃～26℃，空氣相對(duì)濕度常年保持在40%～60%，同時(shí)采用新風(fēng)系統(tǒng)提供定量的新風(fēng)確保室內(nèi)的含氧量。在“恒溫恒濕恒氧”住宅中，溫濕度和新風(fēng)量往往由中控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)，住戶自己并不能控制空調(diào)啟停和設(shè)定溫度。此外，為了保證室內(nèi)參數(shù)恒定，住戶平時(shí)不能隨意開(kāi)窗開(kāi)門。因此，這種住宅如同一個(gè)密封的恒溫箱或如醫(yī)院的ICU，住戶不僅失去了自我調(diào)控室內(nèi)熱環(huán)境的能力，也減少了接觸大自然的機(jī)會(huì)。

2. 恒溫恒濕環(huán)境對(duì)人體熱舒適的影響

在這種恒溫恒濕住宅中，由于人體感覺(jué)不到冷熱刺激，不需要進(jìn)行熱調(diào)節(jié)，人們可能感到舒適性較高。但是，若從住戶個(gè)體需求角度考慮，這樣的住宅不一定舒適。因?yàn)槊總€(gè)人感覺(jué)舒適的溫度不同，如老人偏好溫度高一些，年輕人偏好溫度低一些，有些人覺(jué)得26℃很舒適，而有些人卻覺(jué)得太熱了。然而，在恒溫恒濕住宅里，各家各戶的室內(nèi)溫度一致，住戶根本無(wú)法按照自己的實(shí)際需要對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行個(gè)性化調(diào)節(jié)。因此，集中控制的恒溫恒濕住宅無(wú)法真正滿足住戶的實(shí)際舒適需求。

3. 恒溫恒濕環(huán)境對(duì)人體熱健康的影響

人類生理對(duì)冷熱刺激的應(yīng)激與調(diào)節(jié)功能是人類在大自然中經(jīng)歷數(shù)千萬(wàn)年的進(jìn)化而獲得的適應(yīng)自然的能力。這一能力保證了人體在受到冷熱沖擊的時(shí)候能夠調(diào)節(jié)自己的身體以保證其具有正常的功能。如果人體保持了良好的熱調(diào)節(jié)能力，那么人體在處于一定熱舒適偏離的條件下也能夠輕松應(yīng)對(duì)，并不會(huì)感到顯著的不舒適。

在非空調(diào)環(huán)境下環(huán)境溫度會(huì)隨著室外氣象參數(shù)變化而變化，人員具備較高溫度環(huán)境下的“熱暴露”的經(jīng)歷，骨骼肌、汗腺等生理機(jī)能得到了鍛煉，一定程度上提高了人體的熱調(diào)節(jié)能力。如果長(zhǎng)期生活在恒溫恒濕環(huán)境中，會(huì)使在這個(gè)環(huán)境長(zhǎng)期逗留的室內(nèi)人員缺乏周期性刺激，同時(shí)相對(duì)低溫使人的皮膚汗腺和皮脂腺收縮，腺口閉塞，而導(dǎo)致血流不暢，產(chǎn)生“空調(diào)適應(yīng)不全癥”。當(dāng)室內(nèi)外溫差過(guò)大時(shí)，人們?cè)谶M(jìn)出空調(diào)房間時(shí)會(huì)經(jīng)歷過(guò)度的冷熱沖擊而導(dǎo)致不適，甚至?xí)绊懢幼≌叩慕】担芾錈岽碳ざ菀赘忻巴猓€會(huì)產(chǎn)生中暑、頭疼、嗜睡、疲勞、關(guān)節(jié)疼痛的癥狀。因此，長(zhǎng)時(shí)間停留于恒溫恒濕的空調(diào)環(huán)境，雖然免除了冬夏冷熱給人們帶來(lái)的不適，但卻改變了人體在自然環(huán)境中長(zhǎng)期形成的熱適應(yīng)能力，損害人體的健康。在保證舒適度的前提下，人們應(yīng)該盡量減少對(duì)空調(diào)、采暖環(huán)境的依賴，適當(dāng)延長(zhǎng)在非空調(diào)、非采暖環(huán)境下的熱暴露時(shí)間，對(duì)于保持人體對(duì)熱環(huán)境的適應(yīng)能力和人體健康是大有裨益的。

二、主動(dòng)營(yíng)造與被動(dòng)接受服務(wù)的探討

國(guó)內(nèi)外的多項(xiàng)調(diào)查研究均發(fā)現(xiàn)，如果室內(nèi)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)能夠允許使用者根據(jù)自己的需要，自行對(duì)室內(nèi)環(huán)境因素（如溫度、濕度、通風(fēng)、照明和遮陽(yáng)等）進(jìn)行有效調(diào)控，那么使用者對(duì)于調(diào)控系統(tǒng)的滿意度會(huì)比較高。為了很好地滿足使用者對(duì)于自行可調(diào)的需求，需要建筑、系統(tǒng)、使用者三方面協(xié)同配合。

從設(shè)計(jì)上考慮，建筑應(yīng)設(shè)計(jì)成性能可調(diào)的建筑。開(kāi)窗后可以獲得良好的自然通風(fēng)，關(guān)閉后可以保證氣密性；需要遮陽(yáng)時(shí)可以完全阻擋太陽(yáng)光射入，而希望曬太陽(yáng)時(shí)又可以接收到陽(yáng)光照射。也就是說(shuō)，當(dāng)使用者需要時(shí)，可以使其感覺(jué)到與自然界的直接聯(lián)系，而不需要時(shí)，又能夠讓其避開(kāi)與外界的聯(lián)系。這種建筑既不是完全依靠機(jī)械手段進(jìn)行調(diào)控的建筑，也不是在各種自然條件（溫度、濕度和污染物等）變化時(shí)無(wú)法調(diào)節(jié)的建筑。服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為獨(dú)立可調(diào)，能滿足不同時(shí)間、不同位置的不同需要。

從運(yùn)行上考慮，建筑與系統(tǒng)的調(diào)控模式?jīng)Q定了使用者是主動(dòng)營(yíng)造環(huán)境條件，還是被動(dòng)接受服務(wù)，進(jìn)而對(duì)建筑實(shí)際運(yùn)行能耗產(chǎn)生巨大影響。對(duì)于相同的環(huán)境，具有自我調(diào)控能力的使用者更容易對(duì)所處的環(huán)境感到滿意，有利于實(shí)現(xiàn)各種形式的行為節(jié)能。相反，如果使用者不具有主動(dòng)調(diào)控能力，就會(huì)把自己定位為被服務(wù)對(duì)象，從而與提供環(huán)境控制的系統(tǒng)或物業(yè)管理方形成服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系。由于不具有控制環(huán)境的能力，人們?cè)谛睦砩先菀桩a(chǎn)生對(duì)環(huán)境可能會(huì)有不舒適的焦慮，對(duì)服務(wù)提供方的要求就會(huì)變高，對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的容忍度也會(huì)降低。而且，每個(gè)人對(duì)室內(nèi)環(huán)境的需求實(shí)際上存在個(gè)體差異。為了避免不同需求者的抱怨，提供服務(wù)的系統(tǒng)往往要處在“過(guò)量供應(yīng)、過(guò)量服務(wù)”狀態(tài)：夏季溫度過(guò)低、冬季溫度過(guò)高，無(wú)論人是否在家都全天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，只依靠統(tǒng)一的機(jī)械新風(fēng)供給恒定的室外新風(fēng)，遮蔽全部太陽(yáng)直射光……以此滿足最苛刻的建筑使用者。然而對(duì)大多數(shù)使用者而言，冬季采暖室內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，住戶必須通過(guò)開(kāi)窗把熱量散出去，夏季空調(diào)室溫控制過(guò)低時(shí)，又可能啟動(dòng)再熱裝置，造成冷熱抵消的雙重浪費(fèi)。此外，這種統(tǒng)一調(diào)控的系統(tǒng)往往需要對(duì)整棟建筑集中供冷供暖，對(duì)于家中無(wú)人的用戶來(lái)說(shuō)就會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)。而如果采用更加靈活的調(diào)控方式，僅對(duì)所需的房間提供恰好滿足使用需求的環(huán)境參數(shù)，或者根據(jù)不同需求提供與之相匹配的舒適性水平，則既節(jié)能又能滿足使用者的客觀需求。

因此，無(wú)論從滿足居住建筑使用者的真實(shí)需求，還是從更好地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能出發(fā)，都應(yīng)倡導(dǎo)由使用者對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，而不應(yīng)讓建筑使用者成為被動(dòng)的接受者。

三、空調(diào)與采暖——集中還是分散？

長(zhǎng)期以來(lái)，分體空調(diào)機(jī)是我國(guó)絕大多數(shù)居民采用的空調(diào)方式。而近些年，“中央空調(diào)”也開(kāi)始出現(xiàn)在住宅建筑中。中央空調(diào)與分體空調(diào)機(jī)代表了集中式與分散式兩種不同的理念。這兩種理念的差別也反映在采暖方面，近來(lái)就出現(xiàn)了關(guān)于南方地區(qū)應(yīng)該集中供暖還是分散采暖的熱烈爭(zhēng)論。有人認(rèn)為，中央空調(diào)、集中供暖能耗低、舒適性高，集中式調(diào)控體現(xiàn)了先進(jìn)高效的用能方式，我國(guó)未來(lái)的住宅室內(nèi)環(huán)境控制應(yīng)該向集中式發(fā)展。與此同時(shí)，也有大量支持分散式的不同觀點(diǎn)。“集中還是分散”已成為對(duì)未來(lái)住宅室內(nèi)環(huán)境控制模式的爭(zhēng)論焦點(diǎn)。

我們既要實(shí)現(xiàn)對(duì)小康社會(huì)的追求，又要從生態(tài)文明的要求出發(fā)，在有限的能源、資源與環(huán)境容量下實(shí)現(xiàn)合理的住宅環(huán)境調(diào)控。在集中式與分散式之間，我們應(yīng)該選擇哪個(gè)方向？

首先，讓我們看一下在我國(guó)幾個(gè)典型城市所做的住宅空調(diào)采暖能耗調(diào)查的結(jié)果。

（一）集中式和分散式的能耗調(diào)研

1. 中央空調(diào)與分散空調(diào)的比較

表2-2是2006年李兆堅(jiān)^[19]在北京對(duì)采用不同空調(diào)形式的住宅夏季空調(diào)能耗進(jìn)行的調(diào)研結(jié)果。被調(diào)查住戶的收入水平差別不大。其中，A樓是一棟老住宅樓，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能較差，其住戶基本上都是采用能效比較低的普通分體空調(diào)；B樓也是使用分體空調(diào)的普通住宅樓，其空調(diào)室外機(jī)采用了暗裝方式；C樓則是一棟采用集中空調(diào)的節(jié)能樣板樓，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能大大優(yōu)于A樓和B樓，外窗采用雙層斷熱中空Low-E玻璃窗，全部設(shè)置外遮陽(yáng)，并使用多種先進(jìn)的集中空調(diào)技術(shù)和設(shè)備，如溫濕度獨(dú)立控制、輻射空調(diào)、置換通風(fēng)、排風(fēng)熱回收、水泵和風(fēng)機(jī)變頻控制等。然而，這棟高投入的集中空調(diào)節(jié)能樣板樓的空調(diào)能耗指標(biāo)卻遠(yuǎn)高于采用分體空調(diào)的“非節(jié)能”的A樓和B樓。

除此之外，其他學(xué)者在我國(guó)不同地區(qū)調(diào)研得到的住宅分散式空調(diào)能耗結(jié)果見(jiàn)表2-3。從南方到北方，從東部到西部的調(diào)查結(jié)果均表明，我國(guó)采用分散式空調(diào)住宅的夏季空調(diào)能耗為2～8kWh/m²。表2-4是采用集中空調(diào)的住宅空調(diào)能耗的調(diào)查結(jié)果。由此可以看到，在北方地區(qū)，集中空調(diào)的能耗通常比分體空調(diào)高8～10倍；在南方地區(qū)，通常高3～8倍。

調(diào)查得到的中央空調(diào)系統(tǒng)能耗中，輸配系統(tǒng)能耗占很大部分。表2-2中的C樓僅冷凍水循環(huán)泵耗電就高達(dá)7.6kWh/m²，占空調(diào)系統(tǒng)總能耗的38%，已經(jīng)大大超過(guò)了采用分體空調(diào)的A樓、B樓的單位面積空調(diào)總能耗；在表2-4的第3個(gè)項(xiàng)目中，水泵（包括地源水泵和冷凍水泵）一項(xiàng)的夏季能耗也達(dá)到6.5kWh/m²，占空調(diào)系統(tǒng)總能耗的30%，接近甚至超過(guò)表2-2中相同氣候區(qū)分體空調(diào)的單位面積總能耗。這些輸配能耗絕大部分又轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)入冷凍水系統(tǒng)，造成了供冷量的損失。而反觀分體空調(diào)，則幾乎不產(chǎn)生輸配能耗。

2. 集中供暖與分戶采暖的比較

2011—2012年冬季，清華大學(xué)對(duì)北京某住宅小區(qū)60余戶壁掛爐采暖住宅進(jìn)行了調(diào)查。圖2-27為調(diào)查得到的室溫分布狀況，圖2-28為各戶采暖季天然氣用量分布狀況。

清華大學(xué)同時(shí)調(diào)查了附近30余戶集中供暖住宅。目前，北京采用小區(qū)燃?xì)忮仩t供暖的住宅單位面積采暖燃?xì)庀牧繛?～12m³/m^2[29]。實(shí)測(cè)這些集中供暖住宅室溫為20℃～22℃。圖2-29為集中供暖和分散壁掛爐用戶對(duì)采暖狀況滿意度的調(diào)查結(jié)果。圖中表明，盡管集中供暖的室溫普遍高于壁掛爐采暖的室溫，但由于壁掛爐用戶可以根據(jù)自己的需要自行調(diào)節(jié)，因此滿意度反而更高。

因?yàn)榫哂心軌颡?dú)立調(diào)控室內(nèi)溫度的優(yōu)點(diǎn)，使得壁掛爐用戶對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的可控度更高，居民會(huì)“按需索取”，自己掌握采暖的時(shí)間。調(diào)查顯示，有超過(guò)70%的住戶日平均采暖時(shí)間不超過(guò)18小時(shí)（見(jiàn)圖2-30）。這種獨(dú)立運(yùn)行的模式因?yàn)榕c費(fèi)用直接掛鉤，也調(diào)動(dòng)了人們節(jié)能的積極性，例如在不影響室內(nèi)活動(dòng)的前提下，適當(dāng)增加衣物來(lái)提高舒適性。針對(duì)60余戶壁掛爐用戶的調(diào)查結(jié)果顯示，冬季每戶每平方米用于采暖的燃?xì)夂牧考s為8m³。對(duì)于房屋面積100m²的住戶，一個(gè)冬季的采暖費(fèi)用約為1600元；而如果采用集中供暖，則采暖費(fèi)用將達(dá)到2500～3000元。對(duì)住戶來(lái)說(shuō)，壁掛爐是比集中供暖更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的采暖方式。綜合考慮舒適性、經(jīng)濟(jì)性及自主調(diào)節(jié)性等因素后，有95%的被調(diào)查住戶認(rèn)為壁掛爐采暖優(yōu)于集中供暖。

（二）集中式系統(tǒng)能提供更好的服務(wù)嗎？

1. “全時(shí)間、全空間”一定比“部分時(shí)間、部分空間”好嗎？

集中式系統(tǒng)按照“全時(shí)間、全空間”的運(yùn)行模式提供服務(wù)，在不需要空調(diào)采暖時(shí)，尤其是在房間內(nèi)沒(méi)人時(shí)，同樣進(jìn)行環(huán)境控制，這是導(dǎo)致能耗高的重要原因。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，這樣的全時(shí)段恒溫可以使居住者一進(jìn)入建筑立即感受到舒適環(huán)境，不必等待分散式系統(tǒng)的開(kāi)啟與舒適溫度的建立過(guò)程。這有一定的道理，一般的分散式系統(tǒng)從啟動(dòng)到舒適溫度的建立需要15分鐘到半小時(shí)。那么，我們從溫度不舒適的室外回到家中，是不是就需要馬上進(jìn)入舒適環(huán)境？等待15分鐘到半個(gè)小時(shí)到底有多大的不適感？為什么每個(gè)采用風(fēng)機(jī)盤管的“半集中式”系統(tǒng)的使用者都不讓風(fēng)機(jī)盤管連續(xù)運(yùn)行以保證“一進(jìn)家門就進(jìn)入舒適環(huán)境”，而是都選擇等待15分鐘到半個(gè)小時(shí)的模式？這就說(shuō)明，在2～3倍的能耗或4～6倍的費(fèi)用差異面前，使用者都會(huì)選擇節(jié)能省錢的模式。而實(shí)際上分散式系統(tǒng)也可以提供全時(shí)間的服務(wù)，只要將其分散的環(huán)境控制裝置連續(xù)運(yùn)行就可以了。在舒適性和省錢之間，讓消費(fèi)者獨(dú)立選擇，有何不好呢？

2. 集中式真的可以提供更好的服務(wù)質(zhì)量嗎？

實(shí)際上，很多末端調(diào)控能力不足的集中式系統(tǒng)都存在室內(nèi)過(guò)冷過(guò)熱的問(wèn)題。典型的現(xiàn)象就是北方各地集中供暖的室內(nèi)狀況。北方城鎮(zhèn)集中供暖的住宅使用者經(jīng)常抱怨室內(nèi)過(guò)冷或過(guò)熱，同時(shí)由于很多被“過(guò)量供暖”的用戶無(wú)法調(diào)節(jié)，只得開(kāi)窗散熱，不僅造成大量的熱量損失，還散失了室內(nèi)濕空氣，使室內(nèi)過(guò)度干燥，也造成不適。集中供暖冷熱失調(diào)造成熱量浪費(fèi)的現(xiàn)象，是北方供暖節(jié)能需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是十多年來(lái)有關(guān)部門積極推行“供暖改革”的主要原因。目前，有大量科研項(xiàng)目正在進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，試圖解決這一問(wèn)題。然而實(shí)踐表明，改善集中供暖系統(tǒng)末端調(diào)節(jié)遠(yuǎn)非簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題。由于管理體制、財(cái)政補(bǔ)貼機(jī)制、系統(tǒng)形式、調(diào)節(jié)技術(shù)、裝置可靠性與易維護(hù)性等多方面的原因，使得供暖改革十多年來(lái)仍成效不大，真正解決末端溫度和熱量有效調(diào)節(jié)的住宅項(xiàng)目，至今也是極少數(shù)。集中供暖缺少有效的調(diào)節(jié)措施，是圖2-29給出的集中供暖用戶滿意度低、分戶燃?xì)獗趻鞝t用戶滿意度高這一調(diào)查結(jié)果的主要原因。

3. 必須注意新風(fēng)供應(yīng)不足造成的室內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題

目前出現(xiàn)在集中空調(diào)住宅項(xiàng)目中的另一個(gè)主要問(wèn)題是室內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題。因?yàn)槭羌锌照{(diào)，室外新風(fēng)是由新風(fēng)系統(tǒng)集中處理并向各個(gè)房間進(jìn)行配送，而不希望住戶打開(kāi)外窗自行通風(fēng)。新風(fēng)供給量則是根據(jù)設(shè)計(jì)的室內(nèi)人數(shù)決定。但事實(shí)上，由于室內(nèi)實(shí)際人數(shù)的不確定性，就導(dǎo)致一般情況下新風(fēng)量過(guò)大，室內(nèi)沒(méi)人時(shí)也有足夠的通風(fēng)換氣，這也是造成實(shí)際能耗偏高的重要原因。而當(dāng)舉行家庭聚會(huì)等活動(dòng)，室內(nèi)人員聚集，對(duì)新風(fēng)量需求較大時(shí)，卻很難提高新風(fēng)量，從而導(dǎo)致這些時(shí)候室內(nèi)空氣質(zhì)量惡化，不能滿足使用者的要求。對(duì)于分散式系統(tǒng)，這種問(wèn)題就很容易解決。因?yàn)樾嘛L(fēng)是依靠住戶自行開(kāi)窗通風(fēng)換氣，所以任何時(shí)候只要感到室內(nèi)空氣質(zhì)量不佳，就可以通過(guò)開(kāi)窗通風(fēng)解決，在室外沒(méi)出現(xiàn)嚴(yán)重污染時(shí)不存在室內(nèi)新風(fēng)量不足導(dǎo)致的空氣質(zhì)量問(wèn)題。清華大學(xué)曾在南京某集中空調(diào)住宅小區(qū)對(duì)住戶進(jìn)行隨機(jī)問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)70%以上的住戶表示對(duì)被動(dòng)地接受統(tǒng)一的室溫和新風(fēng)量調(diào)控感到不適宜，希望能夠由用戶對(duì)室內(nèi)溫度和新風(fēng)量進(jìn)行獨(dú)立調(diào)控。

（三）集中還是分散？

以上分析表明，對(duì)住宅采暖和空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括末端、輸配系統(tǒng)、冷熱源和新風(fēng)），哪個(gè)環(huán)節(jié)采用了集中式，哪個(gè)環(huán)節(jié)就成為高能耗環(huán)節(jié)，哪個(gè)環(huán)節(jié)就會(huì)出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)不當(dāng)造成的服務(wù)水平降低。相應(yīng)地，哪個(gè)環(huán)節(jié)采用分散式，哪個(gè)環(huán)節(jié)的能耗就相對(duì)較低，并且不會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)不當(dāng)影響服務(wù)質(zhì)量的情況。

對(duì)集中式系統(tǒng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)除了輸配系統(tǒng)能耗高之外，似乎都是由于調(diào)節(jié)控制能力不足所導(dǎo)致的。那么，是不是采用更有效的調(diào)節(jié)措施就可以解決這些問(wèn)題呢？從原理上講，依靠現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，似乎這些調(diào)節(jié)控制問(wèn)題都能夠很好地解決，對(duì)于一些高檔辦公建筑，也可以找到令各房間都具有較好的環(huán)境調(diào)控效果的集中系統(tǒng)案例。那么為什么對(duì)于住宅建筑，集中式系統(tǒng)就不適合呢？這是因?yàn)樽≌ㄖ姆?wù)對(duì)象是分布在各房間、進(jìn)行不同活動(dòng)、需求差異極大的使用者。與辦公建筑相比，住宅末端使用者的主觀愿望與實(shí)際活動(dòng)的差異更大，更具有隨機(jī)性，而主觀愿望和隨機(jī)的活動(dòng)又很難直接反饋到調(diào)控系統(tǒng)中，這就對(duì)滿足個(gè)體需求的調(diào)控提出了極大的挑戰(zhàn)。

分散式系統(tǒng)可以賦予末端使用者滿意的獨(dú)立調(diào)控能力，既沒(méi)有技術(shù)上的障礙，還可以獲得相對(duì)低的能源消耗。集中式系統(tǒng)卻面臨重重困難，即便圓滿解決控制上的難題，其能耗也很難比分散系統(tǒng)更低。那么，我們?yōu)槭裁匆欢ㄒl(fā)展集中式呢？住宅的突出特點(diǎn)是使用者的獨(dú)立活動(dòng)、不同需求和獨(dú)立調(diào)控要求，為住宅服務(wù)的空調(diào)采暖系統(tǒng)也應(yīng)該是分散的、各室或各戶能夠獨(dú)立調(diào)控的系統(tǒng)形式。

四、建筑室內(nèi)與室外是隔絕還是相通？

深圳建科大樓于2009年建成，是一座12層的現(xiàn)代辦公建筑（見(jiàn)圖2-31），但這座大樓的建筑環(huán)境營(yíng)造理念與目前大多數(shù)現(xiàn)代化辦公大樓很不相同。這座樓的每層都連接有很大的露臺(tái)和與室外半開(kāi)放的活動(dòng)空間。茶歇、交談甚至小組會(huì)都在這種半室外空間進(jìn)行。辦公空間也設(shè)計(jì)為與這些半室外空間很好地相通，并且通過(guò)調(diào)整門、窗狀態(tài)還能實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)、自然采光。相對(duì)于目前大多數(shù)與室外隔絕的現(xiàn)代化辦公大樓，這座辦公建筑盡可能使室內(nèi)與室外在某種程度上相通，使用者可以從多個(gè)角度感覺(jué)到室外環(huán)境。相比全封閉的空調(diào)辦公室，樓內(nèi)很多工作人員更偏愛(ài)半室外的開(kāi)敞空間，即便是夏季室外溫度接近30℃的時(shí)候，開(kāi)敞平臺(tái)上也有人在召開(kāi)項(xiàng)目討論會(huì)。由于全年一半以上的時(shí)間依靠自然通風(fēng)、自然采光就可以滿足辦公需求，所以該建筑單位面積運(yùn)行能耗大大低于當(dāng)?shù)剞k公建筑的平均水平，而實(shí)測(cè)室內(nèi)的溫濕度狀況、照度水平等，與一般的現(xiàn)代化辦公建筑相差不大。即便冬季溫度偶爾略偏低，夏季溫度、濕度偶爾略偏高，這樣的辦公環(huán)境仍然受到大多數(shù)使用者的偏愛(ài)。

2000年，英國(guó)建筑研究院（BRE）曾對(duì)英國(guó)的各類辦公建筑能耗進(jìn)行調(diào)研（見(jiàn)圖2-32）。從圖中可以看出，除去最左邊一段表示“供暖與生活熱水”的能耗外，各類型建筑的其他各項(xiàng)能耗相差巨大。典型的自然通風(fēng)辦公建筑，除采暖外每平方米建筑能耗約為30kWh；而典型的中央空調(diào)辦公建筑，除采暖外每平方米建筑能耗則超過(guò)300kWh，二者大約相差10倍。針對(duì)這些辦公建筑的使用者開(kāi)展的滿意度問(wèn)卷調(diào)查反映出，自然通風(fēng)辦公樓的用戶滿意度最高，而中央空調(diào)大樓卻收到了“空氣不好、容易過(guò)敏、易瞌睡”等的投訴，用戶滿意度最差。

表2-5列出了兩種不同的室內(nèi)環(huán)境營(yíng)造理念以及由此產(chǎn)生的結(jié)果。考慮到生態(tài)文明的發(fā)展原則，不應(yīng)追求所謂的極端舒適，而應(yīng)在資源和環(huán)境容量容許的上限以下適當(dāng)?shù)匕l(fā)展，在傳統(tǒng)的基于自然環(huán)境的基本原則下，依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)室內(nèi)環(huán)境變化規(guī)律及人真正的健康與舒適需求，從而通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新盡可能營(yíng)造健康舒適的居住與生活環(huán)境。