国家建筑材料工业技术情报研究所副所长崔源声
演讲崔源声:我国零能耗、零排放建筑的三大技术路线
尊敬的女士们、先生们,庄总和李会长:
大家下午好!今天,我演讲的题目是“我国零能耗、零排放建筑的三大技术路线”。
刚刚,我们的好多领导和专家都讲到了我们的建筑业。众所周知,在中国整个建筑业全生命周期能耗将远远超过国家总能量消耗的50%以上。
建筑业的耗能现状和节能的迫切性,加之环境的恶化,所以,建筑节能意义十分重大,并且是刻不容缓的。那么,我们如何能够实现零能耗和零排放?我认为,有三条技术路线,第一条,就是我们黄教授刚才讲到的德国的被动式建筑,通过这条路线,可以使我们建筑的采暖和制冷的能耗减少90%,剩下的10%,我们用第二条路线——可再生能源,刚才庄总已经介绍过了。那么,第三条路线就是我们还要实现负排放。
众所周知,发达国家的住宅建筑,特别是北美,80%以上的民用住宅都是木制结构。木结构建筑它能够吸收二氧化碳,每公顷的森林一天吸收1.5吨的二氧化碳。那么用木材建造的房屋,能将二氧化碳贮存在建筑中,所以它是负排放的。因此,我们如果按照这三条路线走,零能耗和零排放就可以实现。这已经不是理论,而是我们正在做的事情。
下面,我简单讲一下,这三条路线如何相互配合。
近年来,随着建筑业的维护材料的发展,由屋面材料、地面材料、墙体材料、门窗等做成的整体维护结构,加之可再生能源,给我们提供了一个历史机会。也就是说,我们利用维护材料和结构,解决我们被动式建筑中的前一半能量排放,再利用新能源解决我们被动式建筑的后一半能量排放;最后,我们再利用可再生、可循环的建筑材料,来实现建筑物的负排放。那么,最后的结构就是维护材料、新能源和可再生建材,这三条路线携手,共同完成零排放和零能耗的历史使命。
中国的建筑能耗占国家总能耗的30%左右,发达国家这个比例为40%以上。可以推断出来,随着人们生活水平的不断提高,我国建筑能耗也还将不断地提高。如果加上建材生产和运输过程的能耗,整个建筑业全生命周期能耗将远远超过国家总能量消耗的50%以上。
改革开放三十多年来,我国的建筑业取得了巨大成就。目前,全世界60%的建筑材料都产自中国。但同时,我们也面临着很多问题:我们的建筑能耗是同期发达国家的2-3倍,我们国家建筑的寿命是发达国家的三分之一左右。它们号称是中国建筑的两大软肋,实际上,还有一个软肋,那就是我们的建筑效率,我国的建筑效率总体上是发达国家的五分之一到十分之一。
大家看一下,这个表北京市建委委托我们制作的。通过这个表,我们能够分析,与发达国家相比,中国建筑的整个维护结构的传热系数是发达国家的2-3倍。另外,其他数据显示,我国采暖季的能耗也是发达国家的2-3倍。
我们现在提到建筑节能50%、65%,现在北京是75%,都是以1980年25公斤标准煤/平方米,每供暖季来计算的。2004年实行新建筑节能标准时,北京是第一个达到65%的城市。那么,如果我们的供暖季是8.5公斤标准煤,如果要达到被动房的标准,可能就要达到4.5公斤/每平米每供暖季。传统能源带来的一些问题,如能源枯竭、环境污染、气候变化等,如果建筑业能够节能减排,最后实现零能耗、零排放,贡献将是非常巨大的。
目前,发达国家已经采取行动了,可以预见,到2020年,发展中国家都要实现零能耗和零排放的规划。实际上,2008年欧盟已经将节能减排作为一个法令,英国是到2016年新建的建筑要实现零能耗零排放,所以这不是用理论在预测。
除此之外,近年来,雾霾大面积爆发,而我们却束手无策,所以必须要走零能耗、零排放,绿色发展这条道路。首都已经笼罩在雾霾当中,整个东部地区,我们国家的发达地区,全部笼罩在雾霾当中。还有全球PM2.5,也都是以我们这个国家的北京为代表,最为严重,现在已经到了无法容忍程度,最严重的时候超过1000μg/m?,平常也是50-100μg/m?之间。世界卫生组织(WHO)推荐的标准是15?g/m3,加拿大可以达到5μg/m?。所以,我们中国人肺的负担是发达国家的十几倍,特别是为儿童和老年人,真是非常严重。
再看一下,我们的能源结构,我们看一下其他国家,基本都是10%左右。我们十二五期间,降低煤炭控制,但我们还是65%。所以国家在控制煤炭的使用,煤改气,利用清洁能源。
传统能源不可再生,石油也就够用几十年,煤炭也就够用百十来年,我们的子孙后代靠不可再生这种能源是不行的。那么怎么办?
我认为,应该开源节流并重,首先,人口和自然要平衡,实现人口零增长。人和自然的平衡,首先就是人的数量要平衡。发达国家早在五六十年代,人口早就实现零增长。发展中国家的人口从71亿开始向100亿发展,人口的爆炸,资源枯竭、环境污染,这是人类的三大难题,首先人口爆炸要控制住,这个要是不平衡,其他的都很难做到。
在建筑方面,首先要提高能效,然后利用维护结构来发展被动式建筑,利用可再生能源这两条路线,发展被动式建筑。我今天重点讲的就是被动房。通过围护结构,屋面、地面、墙体、门窗,达到90%以上的采暖和制冷的节能。另外10%用被动式太阳能来补充,可以变成100%的节能,甚至变成正的能量,向外输送。
首先,我们要明确什么是被动式建筑?我简单介绍一下。被动式建筑就是不主动地需要能量,依靠围护结构和被动式太阳能,这是原来的概念。我们现在的房屋基本上都是主动房,需要主动地给它采暖,冬天北方取暖,夏天南方制凉。
新的主动房概念,就是被动加主动,主动是围护结构,来主动地给它供应一些新能源。实际上,我们古老的西部地区,如陕西窑洞、陕北的窑洞,实际上,就是很好的被动式建筑,利用大自然、天然的地形。实际上,所有动物的巢穴都是被动式的,就像现在的雪地露营一样,穿上睡袋,留出喘气的地方,也不用锅炉,也不用制冷。实际上,中国早就开始做了,德国人也受中国人被动式建筑的启发。
也许你会问,如果被动式建筑普及了,暖气这个行业怎么办?所以行业要面临重新的洗牌。那么,现代被动式建筑是什么样的?将来的被动式建筑,我们又怎么给房屋装修?从下面的图中,我们能够得到一些启发。这是一个典型的现代德国被动房设计图。
如图所示,空气进入室内,吸风系统先过滤PM2.5,空气流动到地下,再利用地下的恒温,夏天把温度降下来,冬天把温度升上去,最后和屋里排出的热气进行不低于75%的热回收。屋内的二氧化碳,不超过1000个PPM,相对湿度控制在30%-60%,密封非常好。玻璃用三玻两腔、四玻三腔,传热系统在0.8以下。整个墙体,屋里结构的传热系数小于0.15。
这些德国的被动房和北京的65%节能相比较,我们的现在0.45—0.6,外墙0.8。亲密性50帕斯卡的窗户的内外,鼓风,屋里面一小时换气,小于等于0.6次,细密性非常好。原理就是,用围护材料解决被动房能耗的前一半部分,后一半部分的能耗,如做饭、照明,将来也要靠可再生能源来解决。
在2050年,德国准备100%用可再生资源,现在,他们已经做了一半了。到2050年,整个二氧化碳排放要趋近于零。那么如何利用可再生建材,实现建筑负排放?
我们现在发现了节能建材,绿色、可再生,特别是秸秆建材,一年一生,每年可利用7亿多吨。可再生建材吸收温室气体、储存温室气体;每公顷森林资源每天吸约收1.5吨二氧化碳;碳汇、负排放;利用木质建材可以使建筑业变为负排放的绿色可持续发展的产业;建筑业出现一大的革命,实际上发达国家和我们的老祖宗一直或早已在这样做了。
根据我们的计算,如果把我国的森林覆盖率从目前的20%左右,提高到35%左右,也就是世界的平均水平,中国就可以实现自给自足,满足组合式木结构被动房的建设需求;目前,中国一半以上的木材需要进口,这是由于过去过度砍伐造成的;遵循可持续发展理念,重新认识“用进废退”的事物进化法则,自觉跟进世界文明的共同发展趋势,可再生建材一定会发展起来,推动建筑业尽快成为绿色的零排放和负排放产业。
综上所述,可以得出如下几点结论:
第一、传统的建筑业,高能耗、高资源消耗,环境负荷太大,不可持续发展。像建筑行业,全世界现在的61%水泥都产自中国,这个是不可持续的。还有,中国的很多地方甚至出现了矿石资源出现枯竭,像景德镇,因为高岭土没了,千年的瓷都出现衰败。所以,我们必须要利用可再生材料。
第二个结论,利用可再生的绿色建材和建筑围护结构,大力发展被动房,可以实现零能耗、零排放、甚至是负排放的绿色建筑。
第三,建材行业和新能源产业在以被动房为代表的新一轮绿色建筑产业革命到来之际,大有作为,市场前景广阔;要和建筑业携手共进,造福百姓、造福社会,实现合作共赢!