城市中的建筑節(jié)能與環(huán)保

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說到關于能源的利用和節(jié)約的問題,我們是在20年前的時候開始的。一個建筑它的能源的消耗主要分成幾大塊,就像這個餅狀圖,藍色的地方是HVAC大概消耗了39%;紅色是熱水大概6%的能量,黃色的部分指比如說做飯等消耗了6%,所有的這些加起來大概消耗了50%左右。因此,說到這次國家項目,我們要把中心放在藍色的區(qū)域里面,也就是說取暖和空調(diào)這部分,因為它們是消耗最多的。這四個它們都是使用燃油作為能源,它們四個是在過去的25年當中使用最多的。在1980年的時候,每升油可以為一平方米提供能源,到了后來的時候就逐漸的下降,因為后來新的建筑越來越多,如果要做一下計算的話,一個冬天可以燒40個油就可以解決冬天的取暖問題了。如果要和汽車所消耗的然有相比較,建筑物用燃油作為能源的構體的話,可能它的消耗量要比汽車小的多。市場并不是沒有秩序的,因此我們也確實需要政府給我們一些相應的規(guī)定.
    實際上這次中國政府這幾天開會討論決定了,關于房屋的隔熱層已經(jīng)出了新的規(guī)定,在以后的新建的建筑當中整個的隔熱已經(jīng)有了新的規(guī)定了,我左邊的圖表示的不太對,像玻璃窗的隔熱系數(shù)是1.5,但是在修改后的話應該是2.6,在墻壁和屋頂,這上面寫的是2.0,修改后的應該是1.2。我剛才講的不對,這個數(shù)字的修改,應該是從左邊的2改到1.2,左邊是窗戶,墻壁應該是從1.5改到0.6。在瑞士這樣相應的規(guī)定是屋頂和墻壁,屋頂是0.3,墻壁要小于1.0,正是因為有了這個隔熱層的調(diào)整,所以才使得原來的燃油的消耗量從每平方英尺消耗20升燃油供一冬天的取暖,到后來變成每平方英尺消耗40升燃油供一冬的取暖。瑞士也有關于熱能保護的規(guī)定,就像我們的呼吸一樣,這個房屋也是要有新空氣補充進來替換原來的空氣。我們有一套更換空氣的循環(huán)系統(tǒng),它并不是為了加熱和制冷,它僅僅是把空氣形成一個對流,我們有了相應溫度的空氣以后,空氣通過與對外的對流就可以形成降溫或者溫度的調(diào)整。如果是安裝了這樣一個機械設備,你要實現(xiàn)空氣的流動,你就要安裝葉片風扇,但是,這個電能的運用方法不一樣,它的效果就不一樣,如果你用1千瓦時的電,每用20到40度電取暖的時候就可以相當于節(jié)約一度電。就像在座的很多人也知道了,還有一種設備是熱力泵,如果使用這個熱力泵的話,大概是每五、六度電當中節(jié)約一度電。在瑞士還有一些規(guī)定,是關于室外的陰涼方面的規(guī)定,在中國目前還沒有這樣的規(guī)定,因此,這方面的市場對我們來說還很大。
    通過窗口進入到室內(nèi)的陽光,我們要把它遮擋一部分,這樣就保證室內(nèi)的人不會受到陽光的照射,但是我們又要保證進入室內(nèi)的熱量是足夠的,超出范圍的熱量我們還必須把它轉(zhuǎn)移到其他的地方去。因此,如果要是在  瑞士的話,就必須符合瑞士的規(guī)定,就必須要有相應的設備,從65%的熱能降到10%的熱能,由此可以看出這之間的幅度多么大。而且用了這種自然的遮蔭的設備以后,我們還可以不必忍受空調(diào)系統(tǒng)所帶來的噪音、風吹等等這些不健康的因素的影響,如果我們感覺室內(nèi)有些暗的時候,我們也可以把這些設備抬起來,讓陽光透進來,這樣我們也可以不必開燈。如果感覺陽光太強或者太熱的時候,我們可以把這些遮蔭的設備給關閉,去遮擋住大部分的陽光,從而起到降溫的作用,如果感覺到室內(nèi)較暗的時候,我們又可以把這個設備抬起來,讓陽光充分的透進來。同時我們在很多物質(zhì)偶合這方面也有一些相關的規(guī)定。具體來講也就是說陽光輻射所帶來的熱內(nèi)、人所散發(fā)的熱能、各種電氣設備所散發(fā)的熱能都裝在一個整體封閉的冷卻系統(tǒng)里了。
    這樣的話我們就不僅僅是用天棚屋頂作為一個屋頂了,它實際上還是一個儲存熱能的設備了。在夜晚的時候,這些儲存在屋頂或者是其他地方的熱能就會慢慢地散發(fā)出來,所以整個建筑根本不需要空調(diào)系統(tǒng),也就是說這些東西不需要花一分錢。
    我們并不想給這些設計建筑的人太多的規(guī)定限制,束縛到他們的手腳,除此之外他們可以任意地發(fā)揮他們的想象力,但是他們必須要遵循不能超過這種限額的數(shù)字。比如說輸入能量的數(shù)字是每平方米5瓦特,我的辦公室有50平米,如果準備有這個空調(diào)系統(tǒng),我非常不喜歡這個空調(diào)系統(tǒng),如果假設我不開這個空調(diào)系統(tǒng)的話,就會感覺到很熱。我算了一下,這個空調(diào)消耗30瓦特的電,如果跟瑞士相比較,如果不用空調(diào)的話,就可以節(jié)約很多的能源。目前中國這面的情況是一方面浪費的能量,另一方面卻并不是很舒適。主要的原因是因為我們的建筑物絕熱層太薄,它的熱量散失的很快,所以我們要不斷地補充熱能。為了能夠不斷地補充熱能、熱量,我們就必須要向加熱系統(tǒng)提供相當高溫度的空氣。
    如果我們能通過接收陽光使空氣變熱的話,這個速度是很快的,但是同時我們還保持著暖氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)一直加熱。我們能做的是什么呢?那就只有是把窗戶打開,來散熱,這就等于是浪費了能量。因此,如果一個建筑物在溫度這方面控制的比較好的話,就允許它安裝小功率的暖氣系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng),就像這三張圖上顯示的,表面溫度可以從33度降到31度,或者是24度,最右邊的是22度,最右邊也是自己調(diào)節(jié)房間的熱量、溫度,調(diào)節(jié)得的房子。如果通過陽光給室內(nèi)空氣加熱,從20度加熱到22度的時候,這個時候地面的溫度也達到了22度的時候,地面的暖氣系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)會自動關閉,保持溫度為22度,因此我們稱這個系統(tǒng)叫“自調(diào)節(jié)系統(tǒng)”。因此我們也并不需要安裝什么非常昂貴的技術系統(tǒng)。
    以上講的都是我在瑞士的一些經(jīng)驗,那中國現(xiàn)在是什么情況的呢?我們用這種明亮的藍色代表哈爾濱,用黑色的線代表北京,然后其他不同顏色的線代表不同的城市,左邊這個表示的部分表現(xiàn)的是在冬季的時候,各個城市的溫度的變化,可以看出哈爾濱在冬天的時候是比較冷的,北京比哈爾濱稍稍暖一些,在夏季的時候溫度的變化主要集中在右半部分,幾個城市的溫度都相對比較高。我并不打算跟大家一起分析這些數(shù)據(jù),我只是把這些數(shù)據(jù)展示給大家看一下,我們確實要把這些數(shù)據(jù)當作考慮的范圍。這些都是濕度的數(shù)據(jù)。這個是用另外一種方式來表示剛才同樣的數(shù)據(jù),當時是曲曲折折的曲線,這個是圓滑的數(shù)據(jù)。黑色的線是代表北京,在全年溫度變化中的一個平均溫度的走勢,上面的綠線是瑞士,藍色的線同樣還是哈爾濱。
    一般來說低于15度這樣的氣溫就需要取暖了,也就是說我們在這兒畫一條線,低于15度的范圍都需要用熱能來補充,哈爾濱就是從藍線上面的任何一個點達到紅線的水平,北京和瑞士都是一樣。濕度的允許水平是不能超過11,也就是說這幾個城市在夏天的時候,他們的濕度都超過了這個水平,我們就需要把這個濕度的水平降下來,降到這個標準線或者這個標準線以下。因此,我們看了這個圖以后我們就清楚了,在冬天的時候要給他補充熱量取暖,然后達到紅色線取暖的溫度,因此這個部分是取暖的時間,是一年當中消耗的取暖的能量。這其面其他的部分都不用翻譯地只翻譯這個紅色的部分就可以了,A是指不同區(qū)域,U是指隔熱的系數(shù),這里面是說如果降低了它的隔熱系數(shù)會怎么樣?升高了隔熱系數(shù)會怎么樣?
    把綠線的部分加熱到紅線的水平都是一樣的,有了我們這種免費的空調(diào)系統(tǒng),也就是說是自然調(diào)節(jié)系統(tǒng),它可以把綠線的水平調(diào)節(jié)到黑線的水平,也就是說可以真正的消耗能量來增加取暖的是從黑線到紅線的地方,這就節(jié)約了能量。在這里,只有這個“V”是很重要的,這里面是要增加它的空氣流量。
    下面我就總結(jié)一下軟季候的概念是可以在中國各個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的,第一點是外面的氣候越冷,那么它的隔熱的系數(shù)就越好或者是越高。同時在夏天的時候,我們也就有了更多的制冷的效果,所有這些都是在技術上操作起來都是非常簡單的,就像剛才那位同事所介紹的,利用地下的一個通道,用自然通風的辦法來調(diào)節(jié)建筑的冬暖夏涼的方式一樣。
    第三點也就是外面的氣候越暖,我們也就越需要空氣壓縮機來制冷。
    第四點是無論做任何一個建筑,來做空調(diào)系統(tǒng)的話,強調(diào)的是必須要使用靈活的和高效率的遮陰涼系統(tǒng)。
    下面一點是說室外的濕度越高,房子的防滲透性就越好。這個數(shù)字是加熱區(qū)域,這個單位數(shù)是以百萬平方米為單位,也就是說70代表7000萬平方米??v軸代表的是每平方米消耗多少度千瓦時電,而且這個例子是在瑞士的蘇黎世,如果每平方米消耗200度電來供一冬取暖的話,就相當于消耗20升油一樣,就像我上張圖講的一樣。在1971年到1975年之間我們新建的建筑面積大概有800萬平方米,因為質(zhì)量很差,因此相當?shù)南哪茉?,后來就開始了加強執(zhí)行節(jié)能這方面的法律,以后的建筑就會變得越來越節(jié)能,每平米消耗的電力數(shù)就會越來越少??梢钥吹街虚g這幾列比較寬,這正是我們大興土木的時間,可惜的是那個時候的建筑大多都是質(zhì)量很差,很不興的是你們中國目前也在大興土木。而且你們這邊浪費的熱能每平米消耗的熱能甚至于要超過燃燒20升油。
    我們現(xiàn)在在瑞士所做的是什么呢?我們所要做就是把當年大興土木時所做的建筑,因為他們消耗的比較多,把消耗的水平降到紅線的地方上。你們是不是知道我們也打算在北京奧運場館來做這方面的工作呢?我相信,在奧運會之后,你們一定還會重新地建設這些項目,因為這些項目不太好,消耗的能量很多,因此我們現(xiàn)在才與中國建筑設計院一起合作,來加強目前在建的很多項目的隔熱系數(shù),另外有可能會增加隔音的設計。