美國建筑節(jié)能研究總覽

【學(xué)員問題】研究民用的建筑節(jié)能與對策？

【解答】1、民用建筑節(jié)能必要性

節(jié)能源于全球性的能源危機(jī)，能源是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的動力，但是它又是有限的，存在枯竭、用完的時間。我國當(dāng)前能源形勢十分嚴(yán)峻，能源高速生產(chǎn)，煤、電、油、運(yùn)持續(xù)緊張。建筑是耗能大戶。建筑運(yùn)行能耗占我國能源總消費(fèi)量的比例已由上世紀(jì)70年代末的10%上升到目前的26.7%，發(fā)達(dá)國家的實踐經(jīng)驗表明，這個比例還將提高到35%左右。建筑能耗不僅是消費(fèi)過程的運(yùn)行能耗，還應(yīng)包括建造房屋生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗，據(jù)估算，加上這部分間接能耗，建筑能耗的總量應(yīng)占到社會總能耗的46.7%上下。建筑節(jié)能已是我國節(jié)能工作的重點內(nèi)容。

我國建筑規(guī)模巨大，發(fā)展迅速。每年新建建筑竣工面積大于各發(fā)達(dá)國家每年新建建筑竣工面積之和，我國正以世界上前所未有的規(guī)模和速度建造高耗能建筑。這些高耗能建筑已帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，建筑用能排放的溫室氣體已占全國總量的25%，北方城市冬季煤煙型污染指數(shù)超過世界衛(wèi)生組織提出的最高值的2～3倍，已對公眾健康造成較明顯的損害，這明顯背離了科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

改革開放后。我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，促使了人們對建筑熱舒適性的要求越來越高，采暖和空調(diào)的使用越來越普遍；也促使了居民家庭家用電器品種數(shù)量日益增多，家用熱水明顯增加。這些都造成了建筑能耗的快速增加，帶來了能源緊張和環(huán)境污染等許多問題，但我們不能因噎廢食，發(fā)展是硬道理，建設(shè)要繼續(xù)，環(huán)境要改善，生活質(zhì)量要提高，出路就在全面推進(jìn)建筑節(jié)能。

2、民用建筑節(jié)能技術(shù)原理

2.1影響建筑節(jié)能的幾個建筑因素

2.1.1建筑物體形系數(shù)

建筑物體形系數(shù)愈大，其傳熱量也就愈大。從建筑節(jié)能的觀點出發(fā)，毫無疑問應(yīng)盡力減小建筑物體形系數(shù)。

2.1.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量占建筑物總耗熱量的71%～77%，因此，大幅度降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，選擇合適的圍護(hù)材料是重要的。

2.1.3窗墻面積比

開窗面積增大，會增加傳熱耗熱量和空氣滲透耗熱量，對建筑節(jié)能不利，理論上應(yīng)盡可能降低窗墻面積比。然而，窗墻面積比還受建筑立面、室內(nèi)采光、通風(fēng)因素控制。因此，建筑節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)針對不同地區(qū)的環(huán)境和習(xí)慣區(qū)別對待，不宜過分縮小窗墻面積比。

2.1.4建筑朝向和建筑布局

相關(guān)研究結(jié)果表明，無論是為了降低冬季采暖能耗，還是為了降低夏季空調(diào)制冷負(fù)荷，建筑物朝向均宜采用南北向或者接近南北向，盡量避免東西向。建筑平面布局總的原則應(yīng)根據(jù)地形、地勢和朝向等條件靈活布置。

2.2民用建筑節(jié)能技術(shù)措施

2.2.1墻體節(jié)能

墻體節(jié)能，關(guān)鍵要降低墻體傳熱系數(shù)值。目前墻體節(jié)能措施主要有：

（1）單一材料外墻，指采用保溫、隔熱性能較好的材料所做的外墻。

（2）保溫夾心復(fù)合墻，指把保溫材料放在墻體中間，形成夾心墻。

（3）外墻內(nèi)保溫，指在外墻內(nèi)側(cè)增加保溫措施。有貼保溫板做法、粉刷石膏做法和聚苯顆粒膠粉做法等。

（4）外墻外保溫，指在外墻外側(cè)粘結(jié)保溫層，并在保溫層的外側(cè)抹聚合物砂漿、加網(wǎng)格布和做飾面層。

2.2.2門窗節(jié)能

門窗能量損失方式主要是輻射、對流、傳導(dǎo)和空氣滲透，輻射是門窗能量損失的主要方式。提高門窗節(jié)能效果的技術(shù)措施主要有：

（1）重視門窗的節(jié)能設(shè)計，尤其要綜合考慮好門窗朝向和窗墻面積比。

（2）合理選用原片玻璃，控制通過門窗的輻射傳熱。

（3）改進(jìn)中空玻璃間隔層氣體性能。

（4）優(yōu)化節(jié)能窗框材料，進(jìn)一步改善窗框密封性能。

2.2.3屋頂節(jié)能

屋面由于直接受太陽大面積、長時間輻射，而成為節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵部位。常有如下幾種做法：架空型保溫屋面、倒鋪型保溫屋面、蓄水屋頂和種植屋頂?shù)取?/p>

倒鋪型保溫屋面是把保溫層置于防水層的上側(cè)，類似于外墻外保溫墻體，屋面結(jié)構(gòu)層不直接受太陽輻射，表面溫度升降幅度較小。延緩防水層老化，是一種比較保險的做法，值得大力推廣應(yīng)用。

2.3新能源在建筑中的應(yīng)用

2.3.1太陽能應(yīng)用

我國是太陽能十分豐富和得天獨厚的國家，三分之二以上的國土面積日照在2200小時以上。當(dāng)今，將被動太陽采暖、太陽熱水、太陽電池發(fā)電應(yīng)用于建筑，并與建筑一體化的新型太陽能建筑已在我國得到應(yīng)用，公眾反映熱烈。

2.3.2地?zé)岬膽?yīng)用

地?zé)崾且环N可再生的能源，跟民用建筑相關(guān)的地?zé)崂弥饕堑卦礋岜眉夹g(shù)。地源熱泵技術(shù)是利用包括土壤、井水、湖泊等與建筑物室溫的差別，通過熱交換達(dá)到采暖降溫的目的，其優(yōu)點是耗電量低，節(jié)省空間和土地。

3、民用建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)原理

3.1節(jié)能建筑相關(guān)主體的利益關(guān)系

與節(jié)能建筑相關(guān)的主體包括政府、房地產(chǎn)商、業(yè)主和建材產(chǎn)商等。

3.1.1政府

節(jié)能、環(huán)保，利于國家今后的長期可持續(xù)發(fā)展，政府要自上而下地推動建筑節(jié)能工作的開展。

3.1.2房地產(chǎn)商

房地產(chǎn)商開發(fā)節(jié)能建筑是否有成熟的節(jié)能技術(shù)支持和有利可圖是至關(guān)重要的。一般而言，房地產(chǎn)商可以從以下幾點獲得良好的效益：

（1）節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)重量輕，減輕了荷載，在地基和基礎(chǔ)上節(jié)省了費(fèi)用。

（2）節(jié)能建筑室內(nèi)熱環(huán)境好，相應(yīng)減少了鍋爐、空調(diào)等設(shè)備和場地的投資。

（3）試點先行可以得到國家經(jīng)濟(jì)上的支持和政策上的優(yōu)惠。

3.1.3業(yè)主

在現(xiàn)行體制下，由于各方面的政策法規(guī)和相應(yīng)的技術(shù)沒有跟上，節(jié)能建筑的吸引力并不高，業(yè)主只是一個被動的參與者。只有將業(yè)主的經(jīng)濟(jì)利益和建筑能耗切實的聯(lián)系起來，才有可能從根本上推動節(jié)能建筑的發(fā)展。節(jié)能建筑能使業(yè)主獲得如下好處：

（1）舒適健康的居住工作環(huán)境。

（2）日后維持費(fèi)用低。

（3）節(jié)能建筑墻體薄，在建筑面積相同的情況下擴(kuò)大了使用面積。

3.1.4建材廠商

隨著節(jié)能建筑的推廣，市場對新型建材的需求量大幅增加，無疑為建材廠商提供了廣闊的市場機(jī)會。

3.2對我國建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)激勵政策的建議

（1）繼續(xù)加強(qiáng)新型墻體材料專項基金的征收和使用管理。充分發(fā)揮專項基金的調(diào)控作用，促進(jìn)墻體革新工作的快速健康發(fā)展。

（2）對于執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的房地產(chǎn)商可以給予適當(dāng)?shù)亩愂諆?yōu)惠。

（3）對于達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑適當(dāng)減免市政配套設(shè)施費(fèi)。

（4）經(jīng)過認(rèn)證合格的節(jié)能門窗、保溫隔熱材料減半征收增值稅。

（5）制定可行的鼓勵太陽能、地?zé)?、風(fēng)能和生物能等清潔可再生能源在建筑上應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)激勵政策。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

作者系中國現(xiàn)代國際關(guān)系研究院原院長

2018年的達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇上，美國總統(tǒng)特朗普疾呼“美國優(yōu)先”。這句響遍全球的口號，實乃美國在掉入“去工業(yè)化陷阱”后，為脫困翻身及重整工業(yè)而發(fā)自心底的呼聲。早在2017年7月，特朗普就信誓旦旦向經(jīng)濟(jì)“銹帶”的藍(lán)領(lǐng)許諾：“我們要用美國鋁、美國鐵、美國鋼”“重新奪回制造業(yè)國家的傳統(tǒng)”。于是，特朗普迫不及待地推進(jìn)本土制造，擴(kuò)大出口。

國際市場上，一國產(chǎn)品能否“優(yōu)先”，與其在著名的“微笑曲線”——研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造及營銷服務(wù)各環(huán)節(jié)所扮演的角色密切相關(guān)。美國經(jīng)濟(jì)之強(qiáng)，在于美國企業(yè)在國際分工體系中，長期占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈兩端的研發(fā)與營銷高地，向海外轉(zhuǎn)移作為利潤洼地的生產(chǎn)制造；美國經(jīng)濟(jì)之弱，也在于因跨國公司急劇擴(kuò)大海外生產(chǎn)，造成難以逆轉(zhuǎn)的制造業(yè)“斜陽化”及本土工業(yè)“空巢化”。

這種產(chǎn)業(yè)格局的形成，自有經(jīng)濟(jì)規(guī)律之作用——日新月異的技術(shù)進(jìn)步及勢頭迅猛的對外直接投資，導(dǎo)致美國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性蛻變；長達(dá)半個多世紀(jì)的“去工業(yè)化”造成難以即刻補(bǔ)強(qiáng)的制造業(yè)短板及實體經(jīng)濟(jì)軟肋。為此早在2012年，奧巴馬政府的科學(xué)顧問委員會即已提交關(guān)于制造業(yè)實力國際比較的報告，強(qiáng)調(diào)美國的制造業(yè)尤其是自動化機(jī)械制造等方面落后于日本及歐盟。

此乃國際制造業(yè)格局的逆轉(zhuǎn)。上世紀(jì)70年代，美國是先進(jìn)制造業(yè)尤其是機(jī)床工業(yè)之翹楚。但從80年代始，美國制造業(yè)呈現(xiàn)頹勢，約70%的機(jī)床企業(yè)關(guān)停。在工業(yè)機(jī)器人、數(shù)碼機(jī)床、復(fù)雜包裝系統(tǒng)及柔性機(jī)械臂等先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域，美國被日歐迎頭趕上。2016年，美國此項貿(mào)易逆差達(dá)41億美元為2003年的一倍。皮之不存，毛將焉附。顯然，自動化機(jī)械制造成為經(jīng)濟(jì)瓶頸。

美國制造業(yè)式微產(chǎn)生嚴(yán)重后果。除貿(mào)易逆差等顯性弊端外，最大隱性損失當(dāng)屬勞動力素質(zhì)、傳統(tǒng)經(jīng)驗、技術(shù)工藝、生產(chǎn)專家、配套企業(yè)、產(chǎn)學(xué)合作水平的下降、失傳、缺乏及流失。總之，美國經(jīng)濟(jì)“去工業(yè)化”，弱化了制造業(yè)核心競爭力。時至今日，于特朗普政府而言，確保制造業(yè)基礎(chǔ)牢固并使之服務(wù)于本土制造商擴(kuò)大再生產(chǎn)，促進(jìn)跨國企業(yè)“回岸”，是必須解決的戰(zhàn)略課題。

當(dāng)下，以信息物理系統(tǒng)為核心的新一輪工業(yè)革命給制造業(yè)帶來深遠(yuǎn)影響。美國的政策重點是推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合——推進(jìn)云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)“硬件產(chǎn)品”的嫁接與整合，讓制造業(yè)具備更多“信功能”，進(jìn)而實現(xiàn)互聯(lián)制造，對市場彈性應(yīng)變、配置制造資源，提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)智能化、數(shù)據(jù)化及云端化生產(chǎn)，力爭躋身全球先進(jìn)制造業(yè)行列。

由此看來，新一輪工業(yè)革命帶來了智能硬件發(fā)展的廣闊空間，戰(zhàn)略性機(jī)遇存在于傳統(tǒng)制造業(yè)。德國的制造業(yè)實力雄厚，已出臺通向未來工業(yè)的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，旨在繼續(xù)領(lǐng)跑制造業(yè)。美國因“去工業(yè)化”大傷元氣,既需舒筋活血，推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型；又要強(qiáng)筋壯骨，力推制造業(yè)跨越發(fā)展。2009年以來，奧巴馬政府啟動一系列“再工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略”，即是調(diào)理扶正之舉。

奧巴馬政府出臺《先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃》及《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，旨在推行美國版“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略——“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”；為搶占先進(jìn)制造業(yè)制高點，奧巴馬政府投資10億美元，在全國創(chuàng)建15個“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”(NNMI)。該網(wǎng)絡(luò)被稱為“美國造”計劃。顧名思義，此乃未來工業(yè)的搖籃。2017年1月，第14個研究所——先進(jìn)機(jī)器人制造創(chuàng)新中心宣告成立。

該研究所設(shè)在匹茲堡卡內(nèi)基梅隆大學(xué)。白宮發(fā)言人曾就此表態(tài)：“‘美國造’研究所是推進(jìn)公私合作的有意義實驗，目標(biāo)在于增強(qiáng)美國制造業(yè)競爭力，推動建設(shè)強(qiáng)有力、可持續(xù)的國家制造研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施”。研究所掛牌與特朗普入主白宮時間巧合。難怪特朗普在其“1·20”就職講話中疾呼“從匹茲堡出發(fā)”，應(yīng)是借了“美國造”計劃的底氣，胸有成竹，放出大話，意圖在傳統(tǒng)制造業(yè)“墳場”的匹茲堡重新崛起走“再工業(yè)化”回頭路。

本文為作者個人觀點，不代表國關(guān)國政外交學(xué)人平臺觀點

文章來源：《文匯報》20180202；國關(guān)國政外交學(xué)人微信公眾號平臺編輯