零能耗建筑及可再生能源新技術(shù)

中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長(zhǎng) 徐偉

大家好!我的題目是《邁向零能耗建筑的技術(shù)與實(shí)踐》，今天我講的可能更實(shí)際一些。在座的都是搞建筑節(jié)能工作的，不管是搞科研工作還是搞產(chǎn)品開發(fā)還是搞設(shè)計(jì)，或者是搞管理，建筑節(jié)能有沒有終極目標(biāo)呢?我們1986年，中國(guó)第一本建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)誕生，標(biāo)志著我們國(guó)家建筑節(jié)能工作的開始，到現(xiàn)在近30年，我們建筑節(jié)能有沒有這樣一個(gè)目標(biāo)?有!我們講的目標(biāo)是什么?值得我們思考，是不是零能耗建筑就是我們的終極目標(biāo)?就是建筑不耗能了，建筑節(jié)能的工作可以說就到達(dá)了一個(gè)新的階段，到那個(gè)時(shí)期很多人就可以欣慰的休息了，可以說是休息了。但是這個(gè)階段有沒有?我們從30到50，50到65，65到75，未來(lái)85、95、100，100就是零能耗。

第二，我們綠色建筑方興未艾，我們各個(gè)省市在過去十年里頭大量推廣，那綠色建筑的最高表現(xiàn)形式或者我們叫高性能的綠色建筑有沒有呢?是什么?我想零能耗建筑就是它的一個(gè)表現(xiàn)形式，就像美國(guó)或者是國(guó)際社會(huì)正在推零能耗綠色建筑，叫綠色建筑+，什么叫綠色建筑+，就是和零能耗建筑的結(jié)合。

這是國(guó)際社會(huì)普遍用的詞ZED，這個(gè)詞有意思，凈零能耗，也可以叫近零能耗，英文和中文正好一樣，都是近零能耗，一個(gè)是純凈的凈，一個(gè)是干凈的凈，有人問我NNENR為什么是復(fù)次不是形容詞?我說我不懂，英文國(guó)家這么叫過來(lái)的，這么叫肯定有道理?，F(xiàn)在全球是什么階段呢，邁向零能耗的階段，邁向多少年?可能是五年、十年、二十年，甚至三十年或者更遠(yuǎn)。

好了，近零能耗是大家普遍認(rèn)同的目前發(fā)展的主要階段，比如說在東盟，歐盟提出來(lái)二十年在歐盟成員國(guó)2020年的時(shí)候所有新建建筑要達(dá)到近零能耗，近零能耗有什么樣的表現(xiàn)形式呢?今天我們談的是被動(dòng)房，大家聽得很多，在座的專家也可能是圍繞這個(gè)主題要進(jìn)行發(fā)言，我們還有主動(dòng)房呢?我們今天講的近零建筑，實(shí)際上我要講的一層意思是近零能耗是國(guó)際社會(huì)特別是歐盟比較明確的發(fā)展目標(biāo)和方向。我們現(xiàn)在從事的被動(dòng)式建筑或者德國(guó)講超低能耗建筑是近零能耗的體系或者說是一種表達(dá)方式。

我下面的演講分三個(gè)方面，剛才只是個(gè)開場(chǎng)白，大家體會(huì)體會(huì)，一個(gè)是發(fā)展背景，第二是典型工程分析，第三是思考。

我們可以看到，歐盟政策就是到2030年不同國(guó)家實(shí)現(xiàn)近零能耗的目標(biāo)，比如說挪威執(zhí)行的是被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)，但有的國(guó)家并不是，丹麥比06年降低75%就是近零能耗。這就是歐盟在EPBD規(guī)定下實(shí)現(xiàn)2020年的具體目標(biāo)。我們?cè)倏疵绹?guó)，美國(guó)在我今天開會(huì)之前的上周，剛剛頒布了定義。美國(guó)提出，在2030年聯(lián)邦新建建筑都要達(dá)到近零能耗。當(dāng)然是奧巴馬在09年宣布的。

再看看緊鄰韓國(guó)，韓國(guó)在吸收歐洲經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出來(lái)到2025年要達(dá)到0能耗的住宅，這個(gè)步驟怎么實(shí)現(xiàn)呢?當(dāng)然有一步、兩步、三步，到2025年還有十幾年，并不長(zhǎng)遠(yuǎn)。

關(guān)于近零能耗各個(gè)國(guó)家的定義是不同的，稱呼也不完全一樣，我們展現(xiàn)出來(lái)的是它的內(nèi)涵。比如說供暖、供冷、照明、熱水、家用電器算不算，可能不同的國(guó)家在發(fā)展近零能耗過程當(dāng)中不完全一致，說明什么?說明我們雖然是全球的發(fā)展方向，但是實(shí)際上各個(gè)國(guó)家出于國(guó)情的不同，發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，實(shí)際上定義也不完全一致。

我們通過看國(guó)際能源組織IEA提出在全球過去十年里頭零能耗建筑的主要發(fā)展的一個(gè)分布圖，可以總結(jié)出基本上都是北半球，而且緯度越高占比越多，也就是說以供暖為主的零能耗實(shí)施項(xiàng)目非常多，我們赤道附近幾乎供暖就沒有了，主要以制冷或者說以供暖為主。

前面我講的發(fā)展背景實(shí)際上也是要表達(dá)一層意思，全球各個(gè)國(guó)家都在根據(jù)自己發(fā)展的計(jì)劃來(lái)制訂零能耗、近零能耗的路線圖和時(shí)間表，反過來(lái)也給我們提出一些思考和提示，下面我結(jié)合幾個(gè)工程介紹一下他們是怎么實(shí)現(xiàn)零能耗和近零能耗的。

比如說美國(guó)非常推崇的可再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室投資103萬(wàn)美元，將近一個(gè)億人民幣建設(shè)的零能耗辦公樓，達(dá)到了美國(guó)在能源部支持下的典型示范工程。

可以看美國(guó)目前存在的辦公建筑是300千瓦小時(shí)/平米，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)很高，從300一直降到0是怎么過來(lái)的?通過執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到150，在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上通過高性能的設(shè)計(jì)又減一半，達(dá)到75%，75是包括所有耗電，包括供暖供冷照明、電器辦公設(shè)備等。75千瓦/平米靠的是現(xiàn)場(chǎng)的節(jié)能手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外再講講韓國(guó)的一個(gè)住宅樓，也是在學(xué)習(xí)借鑒歐洲經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，他們最近幾年開發(fā)了一個(gè)高層的零碳住宅。雖然名稱不同，但這是現(xiàn)實(shí)的。這是韓國(guó)采用的一些技術(shù)，其實(shí)這些技術(shù)和我們今天講的被動(dòng)式超低能耗技術(shù)的體系可以說完全一致，不過它們與我們的名稱不同，只是叫零碳或者叫零能碳高層住宅，這些技術(shù)我不講，主要看他們是怎么實(shí)現(xiàn)的。

第一步就是和現(xiàn)有的居住項(xiàng)目相比，通過被動(dòng)式建筑節(jié)約87%的供暖能源，也就是說從上面一下子可以降下來(lái)，把這個(gè)供熱降到下面這個(gè)小的第三個(gè)插座和供暖，插座是很難減的，因?yàn)榧彝サ碾娖?、你的微波爐、烤箱或者是照明電視，這些都是要耗電的。那么，通過電場(chǎng)的可再生資源再降低70%的電，就達(dá)到了零碳的高層住宅，最后的結(jié)果是多少呢?是熱消耗15千瓦小時(shí)每平米，電耗8000瓦小時(shí)/平米。在座的人我講數(shù)字大家未必清楚，在這里我必須要問大家一下，我們現(xiàn)在家庭的耗電量的需求是多少?我可以告訴大家一個(gè)數(shù)據(jù)，采暖這一項(xiàng)平均來(lái)講在100千瓦小時(shí)的需求，耗費(fèi)點(diǎn)在中國(guó)平均每平米多少?家庭每平米耗電量，30千瓦小時(shí)/平米。

當(dāng)然我也講講中美合作能源清潔中心的近零能耗示范樓，我不講它的技術(shù)途徑，我也講最后的數(shù)值，它的能耗指標(biāo)是什么?就是供暖、供冷和減藍(lán)，全年每平米25千瓦小時(shí)的電，剛才我講了在北京，普通寫字樓是100千瓦小時(shí)/平米，這是耗電，不包括耗熱，因?yàn)樵诒本崾怯蔁釟夂图泄峁糙A的，不是靠電。我們加起來(lái)是25，這是什么概念?也就是說比普通辦公樓要節(jié)省80%至90%。通俗來(lái)講，就是冬天不用化石能源，也就是不用燃燒，既不用燃煤，也不用燃?xì)?。夏天比我們的普通的空調(diào)能耗降低50%。靠什么降低50%呢?是靠太陽(yáng)能制冷降低50%。因?yàn)槲覀儾荒軌蛘f夏天犧牲舒適度，仍然需要有供冷，當(dāng)然我們照明能耗相對(duì)上一般我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候要降低75%，現(xiàn)在實(shí)施以后，因?yàn)檎彰鞯脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)改變以后，就沒有75了。

剛才是我舉的幾個(gè)例子，剩下的是德國(guó)建的被動(dòng)式建筑。它的指標(biāo)也有對(duì)比，這個(gè)大家都清楚，因?yàn)樗麄兊墓┡枨笫?5千瓦小時(shí)/平米，剛才講到韓國(guó)也是15千瓦小時(shí)/平米，當(dāng)然都差不太遠(yuǎn)，當(dāng)然還有一些其他的指標(biāo)，我也不多說了，因?yàn)榻酉聛?lái)有很多專家都會(huì)講。

我想講講什么呢?就這些指標(biāo)來(lái)講，在過去幾年里，我們有很多人對(duì)它的理解是不正確或者是不全面的。比如說它的夏季供冷溫度是25度，有的很多人理解是26度。比如說我們講供暖需求不是供暖能耗，供暖需求15千瓦小時(shí)，不是我們講的供暖能耗。很早以前，我們國(guó)內(nèi)講課、翻譯一說供暖能耗15千瓦小時(shí)，錯(cuò)!大錯(cuò)特錯(cuò)!根本就沒有理解。

第二就是我們的理解的一次能源定量120千瓦小時(shí)每平米每年，是基于德國(guó)的一次能源轉(zhuǎn)換系數(shù)得到的。我們河北省，我們北京市，我們?nèi)A北、東北，我們易生能源轉(zhuǎn)換系數(shù)跟德國(guó)不一樣。簡(jiǎn)單來(lái)講，我們發(fā)電不可能跟德國(guó)的發(fā)電轉(zhuǎn)化效率是一樣的。

前一段時(shí)期，我們?cè)谥朴啞吨袊?guó)被動(dòng)式超低能耗技術(shù)導(dǎo)則》的時(shí)候，住建部組織專家討論的時(shí)候，為這個(gè)問題爭(zhēng)議很長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)槲覀儑?guó)家發(fā)改委沒有公布的一次轉(zhuǎn)換系數(shù)。

還有超溫頻率，何為超溫頻率呢?早兩年我聽很多人講超溫頻率怎么怎么著，在座的人怎么理解超溫頻率，有供暖沒有空調(diào)只有夏天有超溫頻率，有空調(diào)沒供暖都是冬天的超溫頻率，如果都有空調(diào)有供暖沒有超溫頻率，我剛才講每個(gè)指標(biāo)都是德國(guó)被動(dòng)房研究所過去幾十年研究、應(yīng)用、糾正、完善的過程，但是我們的理解一定要全面、正確，包括我講的我們的面積。他講的每年每平米是什么面積?是建筑面積還是使用面積、或者是套用面積，在座的很多都是這方面的專家，你們理解這是什么面積?中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)面積是什么面積?建筑面積和使用面積平均差了0.8，認(rèn)真思考一下。所以說過去很多人在過程中就是沒有正確理解，你只有把它整個(gè)原來(lái)的定義找出來(lái)你才知道每平方米每年，這里的每平方米和我們講的每平方米不是一回事，如果你認(rèn)為是一回事至少差了0.8。

當(dāng)然被動(dòng)房主要的技術(shù)這個(gè)是經(jīng)典的，很多人都不知道，德國(guó)專家更是如此，五大理念、五大觀念，五大途徑都有，很好理解，五大理念加上一條，就是人的行為。剛才劉市長(zhǎng)問我，一個(gè)問被動(dòng)式建筑增加多少錢，我回答后，他說不貴啊，第二問有沒有問題，我說有問題，其他技術(shù)上我們都可以解決，但是生活習(xí)慣，人的行為要有所改變。五大理念里為什么要加這一條?實(shí)踐告訴我們，由于我們過去的生活習(xí)慣，我們的生活的文化傳統(tǒng)會(huì)帶來(lái)我們得被動(dòng)房以后的居住、使用帶來(lái)變化，因此，在中國(guó)五大理念還要加上一個(gè)生活習(xí)慣或者叫人們的行為。

其實(shí)被動(dòng)房在德國(guó)來(lái)講很簡(jiǎn)單，一個(gè)被動(dòng)一個(gè)測(cè)試很重要，也可以理解成我們要做很多很多，可能有的人認(rèn)為不是這樣，特別是我們所說的計(jì)算數(shù)據(jù)不是按PHPP計(jì)算的，實(shí)際上我們講的基準(zhǔn)都不一樣，我們講的條件都不同，比如說每人算多少面積，你怎么取啊?你的建筑里頭每個(gè)人有多少面積就會(huì)跟結(jié)果有關(guān)系，怎么取?建筑設(shè)計(jì)就有中國(guó)的規(guī)范，暖通設(shè)計(jì)規(guī)范是我主持的，我也很清楚：你不了解PHPP你就不知道它是怎么定義的，它是標(biāo)準(zhǔn)化的定義，所以說計(jì)算能一致嗎?

當(dāng)然還有氣密性。氣密性我給大家思考一個(gè)問題，但是我也沒想好，從北到南，從高緯度到低緯度是否都是一個(gè)氣密性要求，我們可以思考一下。到哈爾濱、到北京、到上海，再到廣州是不是都一個(gè)氣密性。需要我們認(rèn)真思考。

根據(jù)我們?cè)趪?guó)內(nèi)或者全球做過的零能耗研究，其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是一張圖，這張圖不一定有人看得懂，說白了通過被動(dòng)式建筑，不管零能耗建筑或者是近零能耗建筑，或者是我剛上來(lái)講的這張圖片，不管是什么建筑，基本途徑都是這樣的，就是要把全年的這種高能耗指標(biāo)通過被動(dòng)技術(shù)降在80%以下，全球基本上都是這樣來(lái)的。這樣下來(lái)以后，才可能采用其他的主動(dòng)式技術(shù)或者是幫扶，或者是可再生能源以及其他技術(shù)才能夠解決，其實(shí)我們今天講近零能耗建筑基本類似，可能在指標(biāo)上不完全一致。

通過各個(gè)國(guó)家在過去這么多年開展近零能耗，當(dāng)然也包括被動(dòng)式建筑，我們可以看到它的技術(shù)途徑就是五項(xiàng)，第一就是準(zhǔn)確的建筑和能耗預(yù)算，你算不準(zhǔn)，你平時(shí)的建筑可以，如果超低能耗近零能耗建筑如果算不準(zhǔn)，就會(huì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，所以必須要準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算，我們要以目標(biāo)位導(dǎo)向來(lái)進(jìn)行。

第二，被動(dòng)式建筑降低設(shè)計(jì)需求，不管什么類型首先要把需求降下來(lái)，能降多低降多低。我用一個(gè)詞叫“最大限度”地降低需求，或者是“極大可能”地降低需求，都是這樣，你如果做不到這一點(diǎn)，想實(shí)現(xiàn)近零能耗不太可能。

第三，就是我們傳統(tǒng)的新風(fēng)換氣。

第四，就是可再生能源建筑一體化設(shè)計(jì)，其實(shí)要想實(shí)現(xiàn)近零能耗或者是零能耗可再生資源仍然是必不可少的，比如說很多政府官員在本地區(qū)推被動(dòng)式建筑，無(wú)非就是對(duì)常規(guī)能源不依賴，減少燃燒和污染。包括京津冀地區(qū)，包括山東、河南都是一樣，不依賴傳統(tǒng)的以燃燒為主的供熱方式。

最后一點(diǎn)，就是零能耗的監(jiān)控調(diào)試和運(yùn)行。我們中國(guó)做得很不到位，做完了項(xiàng)目都沒有調(diào)試，大家都有體會(huì)，在我們建設(shè)程序里面沒有，比如說河北省既沒有預(yù)算，也沒有時(shí)間，也沒有人力。

前面講完了，我們看看怎么促進(jìn)近零能耗建筑的發(fā)展呢?

第一是定義，我們要有準(zhǔn)確的定義，歐盟也在定義，剛才說前兩天美國(guó)能源部在美國(guó)的定義，住建部即將頒布的《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑導(dǎo)則》有定義，明年我們還要啟動(dòng)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確定義。

第二是大幅度的提升節(jié)能產(chǎn)品技術(shù)性能，這是我們和德國(guó)、比利時(shí)的對(duì)比，在很多方法上我們還差得很遠(yuǎn)。

第三是可再生資源的提升效率，這個(gè)是NREL做的全球20年能源發(fā)展的路線圖，實(shí)際上規(guī)模以后，可再生資源的價(jià)格一直在下降。

第四要進(jìn)行不斷的后續(xù)監(jiān)管、評(píng)估和持續(xù)改進(jìn)，今天我們建設(shè)的示范項(xiàng)目，包括我們奧潤(rùn)順達(dá)即將竣工的項(xiàng)目，建完只是完成第一步，因?yàn)樵谖覀儑?guó)家過去沒有這樣的成功經(jīng)驗(yàn)，行或者不行要靠數(shù)據(jù)說話，你說好或者不好不是你自己說，要有第三方的評(píng)價(jià)，要有全年的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，否則就只是停留在理念、停留在別人的經(jīng)驗(yàn)之上。

當(dāng)然還有一條，就是通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)大規(guī)模，降低它的價(jià)格，我們可以看到，如果我們發(fā)展近零能耗建筑，相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)備要不斷的進(jìn)行改造和提升，改造提升靠什么得到呢?一定是要擴(kuò)大規(guī)模，也就是說標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化，只有這樣，我們才能夠真正把這種超低能耗的建筑進(jìn)行推廣，否則的話成本降不下來(lái)。我舉一個(gè)例子，比如說手機(jī)，20年前手機(jī)一萬(wàn)塊錢一部，今天手機(jī)幾百塊錢一部，就是競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的結(jié)果，我們右邊的玻璃是美國(guó)推崇的高性能變溫變色玻璃，多少錢一平米呢?奧潤(rùn)順達(dá)也得8000塊錢一平米，訂貨周期一年半，今天定一年半以后才能拿到貨，為什么?全球獨(dú)此一家，它是專利產(chǎn)品。

當(dāng)然，我們還可以講，發(fā)展過程當(dāng)中要考慮中國(guó)的國(guó)情，要考慮我們自己國(guó)家的一些特別的地方，這個(gè)就不展開了。

最后，提一下我們?nèi)ツ曜龅囊粋€(gè)研究，是提給住建部關(guān)于中國(guó)建筑節(jié)能未來(lái)發(fā)展的路線圖，剛才講我們要實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的中國(guó)夢(mèng)或者是終極目標(biāo)，怎么實(shí)現(xiàn)?我們提出一個(gè)30、30、30，到2030中國(guó)新建建筑的30%達(dá)到近零能耗。通過幾步走，通過2014年到2030年十五年的時(shí)間，通過一步、兩步、三步、四步來(lái)實(shí)現(xiàn)。

展望了一下，可以說近零能耗建筑已經(jīng)成為國(guó)際新發(fā)展趨勢(shì)，需要我們自己建立符合中國(guó)國(guó)情的近零能耗建筑，同時(shí)我們產(chǎn)業(yè)要不斷的升級(jí)換代，滿足市場(chǎng)的需求，同時(shí)需要盡快出臺(tái)行業(yè)技術(shù)指南或?qū)t標(biāo)準(zhǔn)。推廣過程當(dāng)中，做得行或者是不行，合格不合格，要有科學(xué)的認(rèn)證。

借此機(jī)會(huì)，我跟大家分享了過去幾年在零能耗、近零能耗、被動(dòng)式超低能耗建筑的一些研究或者是思考?？傊痪湓挘较蚍浅Ｃ鞔_，大家路徑并不是說是唯一，我們要不斷的探索和實(shí)踐，共同來(lái)促進(jìn)，共同來(lái)發(fā)展，謝謝各位!