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2.5 建筑節能的再認識

1.建筑節能的科學內涵

通過科學定義建筑節能,揭示建筑節能的本質屬性和特征,形成對建筑節能的科學認識,才能進一步確定其理論與技術體系框架。筆者認為:建筑節能是指在建筑在整個壽命周期過程中,保證建筑使用功能和居住環境質量的前提下,為實現建筑能源發展戰略目標而實施減少建筑系統能源消耗的社會活動總稱。這一定義包含多層含義。

(1)特別提出“建筑節能是一項社會活動”。從社會學的意義上看,當個人的活動涉及他人的活動時,才能稱為社會活動,具體包括了管理活動、工程活動、經濟活動和人文活動等不同方面,強調建筑節能的主體是全社會的人,節能活動要求公眾參與,同時建筑節能應以人的舒適、健康和居住保障為前提,所有建筑節能技術措施與產品應符合人與自然協調發展的原則,并以實現我國建筑能源戰略目標為基礎,體現了建筑節能的社會屬性,以促進社會公平、保障健康舒適的居住環境為基本目標。

(2)建筑節能是“整個壽命周期”的系統節能,時間上的連續性體現建筑全過程節能的概念。建筑作為一個生命系統,從建筑系統壽命周期角度要求建筑節能規劃設計、施工安裝、調試運行和更新改造、拆除等各環節前后協調一致,使建筑建造過程的節能、運行過程的節能與拆除階段的節能銜接起來,強調實現發揮建筑系統整體功能。這里強調了終端能耗與系統過程能效的統一,強調把能源的自然、社會和經濟屬性統一起來。

(3)建筑節能是“減少建筑系統總的能源消耗”,空間上的整體性體現建筑節能是建筑與相關自然、人工環境的大系統節能,宏觀上也就是建筑與社會、自然環境發展的協調,微觀上就是建筑內部不同子系統之間的相互協調,要求建筑布局、建筑材料、設備系統、能源系統配置與環境目標協調一致,不是某個環節或局部節能。

(4)“建筑能源發展戰略目標”指建筑節能最終目標是創造以人、自然、社會協調統一的人居環境,通過提高與國情相適應的能源服務水平。實施減少建筑使用能耗的手段包含提高建筑系統用能效率和控制用能需求兩個方面,來實現降低建筑用能和減少溫室氣體排放的目的。這一點與發達國家不同,因為發達國家一般只強調提高建筑用能系統效率,而不去反思如何消減或抑制過度的建筑能源需求;而中國的國情決定了我們既要重視提高用能效率,同時還要強調節約建筑用能,營造適度的人均居住面積,提高適宜的舒適和健康的室內環境,避免過度的能源需求。

江億等提出的中國建筑節能的技術路線圖,就是從我國未來可以獲得的能源總量和環境容量條件出發,考慮社會經濟發展各方面對能源的需求,建筑面積控制在720億平方米以內,得到我國未來可用于建筑運行的能源總量應控制在11億tce以下,具體見表2-3。

表2-3 我國未來建筑能耗總量規劃[23]

2.建筑節能認識論的構建原則

建筑節能的認識論就是要回答“建筑節能是什么?”的基本問題,是以對建筑節能社會實踐活動的科學認識為基礎,是建筑節能科學觀的重要組成部分,屬于建筑哲學的重要范疇。對建筑節能的科學認識理論的構建,應體現以下幾個方面的原則。

1)尊重歷史文化傳統的社會學原則

中華民族在漫長的歷史發展過程中形成了自己的歷史文化傳統,并通過建筑這一載體展示出獨具特色的智慧。在中國人的建筑文化意識里,通過“天人合一”哲學意識的熏陶,社會學界一向把建筑看作自然環境系統的有機構成,也追求建筑與有關人文環境的和諧統一。在道家“天人合一”的思想支配下,建筑成為自然界的一部分,而且有無限的特質和意義。自然也被視為可循入的環境,而建筑和自然適當地融合,結合為一體便具有極大的表現力和生命力,從而造就了與西方建筑迥異的風格造型。正如《老子》所說:“天地不仁,以萬物為芻狗。”天地萬物的存在并不是以人的意志和情感為轉移,并不是顯現出絲毫人為的跡象,這才是天地萬物最真實的狀態[24]

中國人傳統的生活習慣和居住方式是建筑節能的重要社會文化基礎,勤儉節約是中華民族的傳統美德。以住宅空調方式為例,我國城鎮安設空調的家庭逐年增加,但很多家庭空調開啟時間并不長。社會學原則要求以民生為本,既要重視一地、一國社會內部的和諧,也要關注地方與地方、國家與國家之間的和諧,更要關注普通百姓的居住文化和歷史傳統。這就是建筑節能的社會學原則。

建筑節能作為一項社會活動,其社會屬性及節能活動本身的外部性,都要求國家發揮強大的政治動員能力和經濟干預能力,通過建筑節能相關法制建設,保證建筑節能事業長期健康穩定發展。我國的政治體制正隨著經濟、社會和文化的發展而不斷完善。節能減排作為黨的既定基本國策,可以動員全社會的力量,發揮集中力量辦大事的優越性,使我國的建筑節能能夠實現跨越式發展。發揮政治體制優勢,利用好中央加強節能減排領導的政策優勢,倡導建設生態文明的思想,通過科學的建筑節能管理實現建筑節能的綜合效益。

2)合理利用氣候資源的地域學原則

從建筑的自然屬性出發,縱觀建筑的構造史,從建筑布局的向陽與遮陽、采光與遮光、保溫與隔熱、通風與避風、蓄水與排水等措施中看到古代人們“天人合一”“順物自然”的自然生態理念,反映了人與自然和諧共生、人與自然結合為一體的、樸素的科學理念,是建筑地域性的主要體現。以黃土高原的窯洞為例,窯洞背靠黃土高坡,依山鑿出寬敞空間,南向開窗最大限度吸收陽光,利用土壤的保溫蓄熱,實現冬暖夏涼的居住環境。這樣的建筑充分體現了與當地氣候特征相適應,合理利用天然資源,實現人與自然和諧相處,是祖先創造的利用自然能源居住生活的典型杰作。氣候條件的多樣性是建筑地域性的客觀因素之一,在建筑用能上的表現有:嚴寒和寒冷地區建筑需要采暖,圍護結構強調保溫,要求較高的建筑同時還需要安設空調;夏熱冬冷地區空調和采暖都是必需的,要求建筑保溫與隔熱并重;夏熱冬暖地區以空調為主,要求較高的建筑也需要采暖,因此建筑強調隔熱,同時重視遮陽與通風的作用。建筑節能技術措施的選擇必須要結合建筑的地域特征,與當地氣候條件相適應,充分利用被動方式營造居住環境品質,加大可再生能源的利用比例,實現建筑節能因地、因時、因建設項目制宜。

3)適應社會經濟發展水平的經濟學原則

隨著中國經濟的快速發展,人民生活水平逐步提高,城鄉人均住宅面積由1978年的7~8m2增長到2008年的28~31m2,與居住面積同步增長的是采暖、空調、照明、家用電器的用能需求的不斷提高。隨著城鎮化水平的持續提高,城鎮人口增加帶來的對能源服務水平需求的增加也日益顯著,建筑能耗迅速增長,使建筑節能工程總量、產業規模十分龐大,成為中國經濟社會可持續發展的關鍵領域。

我國農村發展雖然落后于城市,但農村人口及農村建筑規模仍多于城市。2008年,農村人口7.2億人,占全國人口的54.3%;農村建筑面積237億平方米,而城鎮建筑面積為204億平方米。農村用能已從20世紀80年代以薪柴和秸稈等生物質能源為主(占80%以上),到2008年商品能源的比例已提高到52.7%,并且能源利用效率和建筑環境質量還明顯低于城鎮建筑。建筑節能的發展必然從城市、城鎮到城鄉,逐步覆蓋全國。統籌兼顧重點建筑與一般建筑、公共建筑與居住建筑的節能,協調好城市建筑與農村建筑在建筑節能在不同發展時期、發展階段上的關系,才能形成與社會經濟發展水平相適應的建筑節能政策。所以,對建筑節能的認識,還必須結合經濟社會發展現狀和未來趨勢,處理好建筑節能與低碳經濟發展之間的關系。這是建筑節能發展的經濟學原則。

4)遵循建筑實踐發展規律的工程學原則

我國城市房屋建筑結構以鋼筋混凝土、非黏土磚等重質材料建造的多層或高層多戶住宅為主,與西方國家多為木結構的低層或單層、獨戶或聯排房屋不同,建筑熱容量較高,熱穩定性較好,由于熱調節能力較強對節能有利。寒冷和嚴寒地區建筑一般采用外保溫,可以滿足建筑抗震設防的要求,適應我國許多地區地震烈度較高的特點,在保證建筑安全的前提下發揮墻體節能和提高熱舒適效果的優勢。

比如,北京的“綠色奧運”理念,為我國建筑材料產業尤其是綠色材料產業帶來了重要的發展空間。國家游泳館“水立方”采用聚四氟乙烯(ETFE)立面裝配系統的膜結構,達到酷似水分子結構幾何形狀的效果,可以加快建設速度、降低成本,同時具有隔熱、保溫和環保的特點。“水立方”的景觀照明采用LED節能燈,用高亮度白色發光二極管作為發光源,具有光效高、耗電少、壽命長、宜控制、免維護和安全環保的特點,比普通照明節能70%。這是通過技術創新與集成應用實現建筑節能,體現了建筑節能的工程學原則。

5)公眾參與建筑節能行動的社會實踐原則

建筑節能的全民參與,主要讓公眾理解建筑節能活動。在實用的意義上,人們需要對建筑節能如何影響社會生活有一定了解;在民主意義上,公眾有權利參與建筑節能政策和建筑節能技術決策的過程;在文化意義上,建筑節能充分尊重公眾的居住方式和生活習慣,有利于促進人與自然和環境協調發展;在經濟意義上,建筑節能還應為公眾參與提供更多就業機會,用更高效的經濟成本營造健康的居住環境品質。公眾作為建筑節能主體中的利益相關者,這就要求以公眾理解建筑節能活動為前提,需要通過提高公眾對建筑節能科技方面的素養,知悉建筑能源使用過程的廢物排放情況及對社會的影響等。

公眾理解并參與建筑節能活動,有利于促使建筑節能活動的決策者更廣泛地獲得工程相關的各種信息,在更大程度上避免當公共利益與個人利益沖突時,為維護個人私利而損害公共利益,影響社會公平。所以,對建筑節能的認識,還必須充分重視公眾參與這一重要的社會實踐原則。

3.建筑節能認識論的理論體系構建

鄒德儂[25]對“建筑理論”下的定義:以科學的方法、對建筑設計創作實踐所涉及的各種因素及其運動規律做理性的研究,并提出相應結論的科學,是建筑教育的重要內容和進行建筑創作及建筑評價的基本依據,它科學地總結過去、指導現在并預測未來。根據這個定義,建筑理論分為建筑基本理論、建筑應用理論、建筑跨學科理論和建筑評價理論四大類。同建筑理論一樣,建筑節能的理論也可以分為基本理論、應用理論、跨學科理論和評價理論四大類,每個方面的理論都應體現對建筑節能的科學認識與實踐的成果,具體的建筑節能理論常常是交叉的、綜合的。比如,建筑能耗理論包括建筑能耗的統計計算、建筑能耗構成、建筑能耗基準及評價、建筑能耗影響及規律等內容,是建筑節能實踐的起點和立足點,也是建筑節能評價的主要依據,既屬于建筑節能的基礎理論,同時又具有跨學科理論、應用理論和評價理論的內容。

建筑節能的認識理論基礎是基于建筑節能科學中建筑、能源、環境、自然、經濟、文化與社會等相互之間關系的認識形成的,基于建筑節能作為社會活動的認識基礎,本身就是一個包含社會多元主體、技術、經濟、自然生態環境的巨系統。價值觀、地域觀、系統觀、技術觀和教育觀都是建筑節能科學觀的組成部分,是從不同角度對不同研究對象進行的理論思考和總結,是從科學認識建筑節能這一復雜問題的眾多途徑中提煉和發展出來的具體看法和理論。建筑節能認識論的體系結構如圖2.8所示。

圖2.8 建筑節能認識論的體系結構

與建筑節能活動主體最近、最直接的是價值觀,它的核心是以人為本;與自然生態環境最近的是地域觀,根源于建筑與能源需求本身的地域性。與社會環境最近的是教育觀,它是建筑節能知識工程建立、專門人才培養和公眾科普教育的理論基礎,需要通過科學技術、教育體制、經濟發展和社會組織等中間變量來實現的。技術觀則是對建筑節能技術發展方向和方案篩選與評價的總原則和方法,是支撐建筑節能科學觀系統的主要物質基礎和信息手段。系統觀是融合建筑節能各種認識的重要手段,統籌了建筑節能價值觀、地域觀、技術觀和教育觀,是系統科學和系統方法在建筑節能領域的具體結合。

在不同時期,對不同的社會主體,描述建筑節能科學觀的具體內容可以不同,但基本上都應該反映出建筑節能發展過程的一般規律,并為大多數人所接受,在建筑節能實踐中接受檢驗,才能不斷豐富和發展建筑節能自身的理論,形成一個與時俱進的、開放的建筑節能理論體系。建筑節能理論的體系框架如圖2.9所示。

圖2.9 建筑節能理論體系

對建筑節能理論的準確把握,需要站在科學與工程哲學高度,應用跨學科的理論方法,從建筑節能社會活動的大系統出發,把握建筑節能系統的屬性和特征,認真研究建筑節能的價值理論、地域理論和系統理論三個建筑節能的關鍵理論,將建筑節能的評價理論、跨學科理論和應用理論與建筑能耗這一基礎理論充分結合,從國家政策制度、學界科學研究、社會工程技術應用到產業經濟領域的實踐活動各個層次,才能形成建筑節能理論的完整體系。所以,建筑節能關鍵理論,就是指建筑節能理論體系中圍繞建筑節能基本問題、針對建筑節能基本特性和開展建筑節能實踐的基本方法的一系列理論知識,是可以用來與交通領域節能、生產領域節能區別的主要特色理論。

4.建筑節能的主體

我國《建筑節能管理條例》中指出,建筑節能的市場主體是“建設單位、設計單位、施工單位、監理單位及其他與建筑節能有關的單位和個人”。作為社會活動的建筑節能,全社會成員及相關組織都是其主體,形成建筑節能活動的共同體,這是建筑節能復雜性的原因之一。

不同的人在建筑節能不同壽命周期階段中的作用表現不同。自然人和特定時期和范圍的建筑節能主體是利益共同體,包括政府部門、房地產開發商、業主或使用者、材料設備供應商、施工單位和第三方規劃設計、監理、物業管理單位等在具體建筑節能活動中共同構成建筑節能的利益相關主體,形成建筑節能共同體。建筑節能共同體在建筑壽命周期過程中的相互關系,如圖2.10所示。

圖2.10 建筑節能共同體的構成關系

由于建筑節能主體的復雜性和實踐目標的多重性,必然引發“建筑節能誰受益?”的問題。對政府職能部門而言,建筑節能實現的節能量,可以節省政府有關能源的投資,提高系統可靠性和能源安全,節約的資金可用于其他目的,也能促進獲取能源服務,改善當地的環境質量,以及對就業產生積極影響。建設單位、建筑設計、施工、監理、物業管理、能源服務公司等實體單位也是建筑節能的主體。而企業參與節能活動,更關注直接的經濟效益,通過節能潛力與節能投資的比較進行判斷。在市場機制下,基于合同能源管理的專業節能活動公司,注重效率原則,適合提供建筑節能的技術改造服務。建材及設備供應商為適應建筑節能的市場需求承擔建筑節能的社會責任,通過節能材料及產品的推廣,提升自身的市場競爭力和社會影響力。通過節能建筑市場對建材及節能設備需求的調研,開發出有市場競爭力的節能產品,利用國家發展節能建筑的經濟激勵機制,擴大產品的利潤空間。

由于不同主體的地位和作用不同,對建筑節能的價值認同和節能意識強弱程度存在較大差異。以建筑節能目標來協調建筑節能共同體之間的關系,通過管理制度、經濟激勵、社會教育等措施理順建筑節能各階段的相關主體之間的責、權、利關系,是形成建筑節能社會活動主體關系和諧發展的重要途徑。只有充分協調了建筑節能不同階段主體各方的利益,使建筑節能共同體形成良性作用機制,發揮主體各方的主觀能動性,在建筑節能科學觀的指導下,通過科學的建筑節能管理才能保證建筑節能事業的健康可持續發展。所以,合理確定建筑節能的實施主體,科學認識建筑能耗構成規律與建筑節能對象之間的內在聯系,是開展節能活動的重要基礎。

5.建筑節能的客體

建筑節能的客體指建筑節能實踐活動作用的對象,應是抽象概念的建筑,既包含了宏觀物理形態的建筑物、建筑設備設施及建筑使用者,又包含了微觀的建筑綜合環境,常常通過建筑節能工程活動來體現。這里所指的建筑綜合環境,既是建筑外部環境和建筑室內環境在空間上的綜合,同時又是建筑適應四季、晝夜氣候變化與人體適應能力在時間上的動態關聯,既有自然的環境因素,也有社會或人工環境要素。外部環境包括建筑微氣候的自然條件、國家和地方關于建筑節能制度和法規等外部政策環境,地區經濟、文化發展與消費水平等外部社會環境;室內環境包括室內熱環境質量、室內空氣質量、光環境質量等自然要素,也包括建筑使用者的行為方式、文化背景和消費選擇等與人相關的社會要素。所以,建筑節能不僅涉及建筑設施和設備系統的硬環境,而且涉及政策、法規、管理和教育手段構建圍繞建筑節能目標的軟環境,既需要適合工程改造的技術手段,也需要科學的管理制度與學科專業教育的協同作用。

建筑用能包括建造能耗和運行能耗兩個方面。建造能耗屬于生產能耗,是一次性消耗,其中又包括建筑材料和設備生產能耗,以及建筑施工和安裝能耗;而建筑運行能耗屬于民用生活領域的消費環節,是建筑運行過程中的長期消耗,其中又包括建筑采暖、空調、照明、熱水供應等能耗,是建筑使用過程中的能耗。發達國家把建筑節能的范圍限于建筑使用能耗,這是因為建筑使用能耗比建造能耗大得多,而且建造能耗屬于生產領域。我國建筑節能的范圍目前按照國際上通行的辦法,即指建筑使用能耗。但由于我國新建建筑規模很大,建筑平均壽命周期比發達國家短,也應同時重視節約建造能耗。

對建筑節能科學觀的構建是針對世界范圍內建筑發展與社會發展相適應的基本要求出發,探索對建筑節能科學認識的基礎及其應用方法理論的體系。本文研究建筑節能,是從廣義上指建筑壽命周期用能,包含建造能耗和運行能耗兩個方面。建筑節能的科學觀所描述的建筑節能范圍也是從廣義上分析,將建筑建造與建筑使用放在一個大系統中進行分析,從時間軸上研究節能整個過程不同階段之間的相互關系。

6.建筑節能的知識體系結構

建筑節能包含了建筑節能科學、建筑節能工程、建筑節能技術與建筑節能產業等不同層次理論知識與實踐活動,它們彼此相互影響,共同構成建筑節能活動的知識體系結構,如圖2.11所示。

圖2.11 建筑節能的知識體系結構

從知識鏈角度看,建筑節能活動既包括科學技術的內涵,也包含工程科學、工程技術和工程管理的理念,這些知識在實踐活動中可以轉化為現實生產力;從工程活動的社會屬性角度看,建筑節能是一種有計劃、有組織、有目的的人工活動,通過建筑節能技術、產品或服務,向社會提供節能建筑,創造出相應的經濟、社會或環境效益。從社會活動角度認識建筑節能,就需要系統研究其作為一門科學的理論體系和結構,作為一門學科的知識體系和人才培養要求,作為工程和技術層次應遵循的原則和發展規律,作為一個新型產業應遵循的發展機制。建筑節能工程既有與建筑節能科學、建筑節能技術的關聯性,又有與建筑節能產業、經濟與社會的關聯性。建筑節能科學是對建筑節能活動的構成、本質及運行規律的探索與發現,并不一定要有直接的、明確的經濟目標,但建筑節能技術、工程和產業則有明顯的經濟目標或社會公益目標,必然聯系到市場、資源、能源、資金、環境、生態等基本要素,與經濟和社會的關聯程度比建筑節能科學高。

7.建筑節能的目標特性

人的實踐活動以目的為依據,目的貫穿實踐過程的始終。而目標就是有標準的目的,某一行為活動目的的最終實現有賴于許多隸屬的具體行為活動目標的實現。量化目標的基準可以用指標來表示,但目標本身不等于指標,將指標等同于目標,容易導致指標作用的擴大化,片面理解目標的意義。

由于建筑節能主體的多重性,建筑節能活動具有多重目標。建筑節能目標是節能目的的具體表達。建筑節能的目的是在有限能源條件下改善人們的工作生活環境,促進人民健康,促進社會和諧,實現建筑節能事業的健康可持續發展;而建筑節能目標可以分為基本目標和應用目標,基本目標是建筑節能發展的方向,是定性的、穩定的;應用目標是具體量化的、可考核的,根據經濟社會發展水平和能源資源利用水平確定,是動態變化的。建筑節能的基本目標體現中國經濟社會發展的要求,從目標性質上看屬于改善目標,從組織層級上看屬于總體目標,為“構建低碳排放為特征的建筑體系,建設建筑節能技術和建筑節能產業強國,用比發達國家少得多的能源,使中國人民過上越來越舒適健康的生活,促進社會和諧,保障經濟可持續發展”。

《民用建筑節能條例》第一條規定:“為了加強民用建筑節能管理,降低民用建筑使用過程中的能源消耗,提高能源利用效率,制定本條例。”表明民用建筑節能的目的也是“降低建筑使用過程中的能源消耗,提高能源利用效率”。根據國家發改委發布了我國首個《節能中長期專項規劃》,其節能目標分為宏觀節能量指標、主要產品(工作量)單位能耗指標、主要耗能設備能效指標和宏觀管理目標四個層次。但將指標等同于目標或目的,容易導致人們追求“數字節能”“虛擬節能”而導致“泡沫節能”的誤區,片面追求建筑節能的技術指標和經濟指標,淡化了建筑節能的社會目標,不利于建筑節能作為系統工程的有效推進。正如龍惟定[26]認為,“建筑節能的目標不是降低建筑能耗在總能耗中的比例或抑制建筑用能的需求,而是推進合理用能、科學用能、降低用能成本。我國今后的建筑節能的量值,應以未來我國能源供應的限額和建筑能耗在總能耗中的恰當比例為依據,進而研究不同氣候區的各類建筑的節能目標”。可見,建筑節能的基本目標實質上就是建筑節能的目的,表達的是建筑節能發展應堅持的方向;而建筑節能的具體目標通常是階段性的、量化的標準,作為建筑節能規劃工作開展的重要指標。

所以,當前有關建筑節能規范標準、條例規劃中所述建筑節能目標屬于應用目標,是在一定條件下或在一定時期推進建筑節能應達到的標準和要求,具有條件性、階段性和地區性的特征。

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