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第15章 浙江省居住建筑节能技术经济评价体系研究(1)

3.1概述

3.1.1问题的提出

中国拥有较为丰富的化石能源资源和可再生能源资源。2006年,煤炭保有资源量10345亿吨,剩余探明可采储量约占世界的13%,列世界第三位。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时,相当于世界水力资源量的12%,列世界首位。

但中国人口众多,人均资源贫乏,煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%,石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右,耕地资源不足世界人均水平的30%。供需矛盾突出,近年来能源消费出现超常规增长,能源消耗增长快于经济增长;能源利用效率低,仅为33.4%,比世界先进水平低10个百分点;环境污染加剧,可持续发展面临较大压力。

中国是建筑业大国,现阶段我国建筑业正处于鼎盛时期,每年大约20亿m2的建筑总量,接近全球年建筑总量的一半,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。到目前为止,我国已建的440多亿m2城乡建筑中99%为高耗能建筑。尽管中国目前已累计建成节能建筑面积10.6亿m2,但这一数字仅占全国城镇既有建筑面积7%的比例。预计到2020年,全国房屋建筑面积将达到686亿m2,其中城市为261亿m2。

随着生活水平的提高,中国建筑高耗能问题日益突出。建设部的有关统计表明,我国单位建筑面积能耗是气候相近的发达国家的3倍。目前我国建筑用能已接近全社会能源消费量的30%左右,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,我国的建筑总能耗已接近全国能源总量的43%。2000年我国全国建筑能耗3.5亿tce,如果建筑节能工作仍维持目前的状况,到2020年,建筑能耗将达到10.89亿tce,是2000年的3倍以上。

过去,由于强调降低一次性建设投资以及建筑围护结构的保温性和门窗气密性差等原因,造成冬季居室温度普遍低于16℃、夏季超过30℃,居住热环境很差,迫切需要改善。近年来,由于空调使用量激增,城市空调用电力迅速增长,某些城市甚至达到了25%~40%。

全国仅夏季空调高峰负荷一项就需要10个三峡电站的发电量才能满足。而且根据发达国家经验,经济越发达,生活水平越高,民用能源消费将会越多。

面对这样的严峻形势和艰巨任务,建筑节能作为国家节能政策的一部分,受到各级政府部门的高度重视。2004年的中央经济工作会议和2005年的十届全国人大三次会议均提出了建设“节能省地型住宅”的要求。建筑节能工作是国家节约能源、保护环境、实现可持续发展战略的重要组成部分。房屋建筑建造和使用过程中的高能耗已经对社会带来沉重的能源负担和严重的环境污染。建筑能否实现可持续发展,不仅与人民群众生活质量的提高密切相关,而且也关系到国家能源战略和资源节约战略的实施,还关系到全球的气候变化与可持续发展。因此,国家发改委发布了《节能中长期专项规划》,要求“十一五”期间,我国新建建筑要严格实施节能50%的设计标准,其中,北京、天津等少数大城市率先实施节能65%的标准;节能建筑总面积累计要超过21.6亿平方米,达到节约1.01亿吨标准煤,即减排4亿多吨二氧化碳气体的目标。

从可持续发展的理论出发,建筑节能的关键在于提高能量效率,而不是限制发展。因此,无论是制定建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计,都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点,用不增加或少量增加的建筑能耗满足中国建筑持续发展的需要,走出一条适合中国国情的建筑节能道路来。

中国建筑节能的任务,就是在保证使用功能、建筑质量和室内环境质量的前提下,制定科学合理又切实可行的节能指标体系,采用各种有效的节能技术与管理措施,降低新建房屋的能耗,同时对既有的建筑物进行有计划地节能改造。

广义上的建筑能耗包括建材生产、建筑施工、建筑运行使用与建筑拆除等过程的能耗。

其中比重最大(占80%以上)的是建筑使用过程中的能耗,包括建筑物采暖、空调、热水供应、炊事、照明等的耗能。根据国际上对建筑能耗统计的惯例,本章中的建筑能耗均指民用建筑运行使用过程中消耗的能源,不包括建筑材料生产用能、建筑材料运输用能、房屋建造和维修过程中的用能。即研究民用建筑物使用过程中消耗的能源,包括采暖、降温、电梯、照明、炊事、热水供应及家用电器等能耗。

3.1.2课题的研究内容

课题的研究内容包括以下几个方面:

(1)构建浙江省居住建筑节能技术经济评价体系。综合评价指标体系研究的关键在于如何选取分项指标以全面反映建筑能耗的情况。建立评价指标体系,是进行建筑综合节能评价的基础性工作,其科学合理性直接影响着评估结果的准确性。在分析居住建筑能耗主要影响因素的基础上,从建筑规划设计、围护结构保温性能、设备能效、可再生资源利用和经济合理性等五个方面出发,选取了建筑间距、体形系数等28个三级指标,建立了一个两层次的浙江省居住建筑节能技术经济评价体系。

(2)确定各评价指标的权重。在多指标的综合加权评价中,各指标权重系数确定的精确度和科学性将直接影响评价结果的可靠性。本章在比较现有主、客观赋权方法优缺点的基础上,选择了模糊层次分析法。应用这种方法,决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,在各因素之间进行简单地比较和计算,就可以得出不同方案的权重。

(3)综合评价方法的选择。系统综合评价有许多成熟的方法,如模糊综合评价法、灰色系统评价法、AHP层次分子法等都能很好地解决很多实际的问题。本章在遵循客观性、可操作性和有效性原则的基础上,选择了数学模型简单、容易掌握、对多因素多层次的复杂问题评判效果比较好的模糊综合评判法。

(4)属性识别方法研究。属性识别问题,即如何利用综合评判结果向量B=(b1,b2,bm)(0<bj<1,m为可能出现的评语个数)提供的信息对被评判对象作出所属等级的判断,是模糊综合评判中很重要的一环。本章提出了通过一种将“最大隶属原则”和“置信度识别准则”相结合的方法来确定评判结果所属等级。

(5)实证分析。最后对浙江世贸投资控股有限公司开发的示范工程世贸协安“景上公寓”项目进行建筑节能技术经济评价,得出评价结论。

3.2国内外研究

随着地球环境问题越来越严峻,20世纪80年代后期开始,建筑物可持续发展运动在全球蓬勃发展。开发一套因地制宜的、客观的、可量化的建筑节能评价体系,以促进建筑节能在本地区真正地实施和发展,已经成为各国政府机构、相关组织和专家学者们的共识。当前,国内外针对居住建筑的节能评价体系的研究尚处于起步阶段,目前涉及的建筑评价体系主要是绿色建筑评价体系。尽管绿色建筑评价体系所包括的评价内容和评价对象与居住建筑节能评价体系有所不同,但所采用的体系结构与居住建筑节能评价体系是基本相似的。

3.2.1国外绿色建筑评价研究

近十多年来,一些发达国家相继推出了多种生态建筑评价体系,从加拿大的GBTool、英国的BREEAM到美国的LEED、日本的CASBEE。这些评价体系对建筑的节能、环保、可持续发展等性能指标,都提出了完整的计算、分析和等级评价方法;同时,为了便于推广和应用,有些还设计了各类图表或计算机应用软件。这些评价方法都是基于市场机制条件下促进建筑可持续发展的行之有效的手段。

1.美国能源及环境设计先导计划(LEED)

美国绿色建筑委员会(USGBC)在1995年提出了一套能源及环境设计先导计划(Leadershipin Energy&;Environmental Design,LEED),在2000年3月更新发布了它的2.0版本。LEEDTM评级体系制订的目的是推广整体建筑一体设计流程,用可以识别的全国性“认证”来改变市场走向,促进绿色竞争和绿色供求。LEED是世界范围内应用最为广泛的绿色建筑评估体系。

《能源及环境设计先导计划评定系统2.0》(LEED2.0)通过6个方面对建筑项目进行绿色评估,包括可持续的场地设计、有效利用水资源、能源与环境、材料和资源、室内环境质量和革新设计。其每一个方面又包括了2~8个子条款,每一个子条款又包括了若干细则,共41个指标,总分69分。与众不同的是,每个方面都有若干基本前提条件,若不满足则不予参评整个系统。

LEED的评分原则为:(1)满足前提条件,方可参评;(2)选择条款,计算得分;(3)累加得到总分。LEEDTM围绕设计方案组织其结构并提供推荐措施,引导设计功能强大。同时参评者自选条款,自备文件,透明性强,大大方便了资料的收集。LEEDTM未采用权重系统,而使用了直接累加的评分方式,简化了操作过程。由于美国绿色建筑委员会的权威性,LEED认证具有相当的权威性与有效性。

LEED的评估流程为:(1)在一个建筑工程的开始阶段,设计/建造单位向USGBC 登记要求获得LEED认证;(2)一旦满足了最低的前提条件,LEED将会在工程的每个阶段,随时回答一些困难的问题、提供解释和指导,为设计师、建造商及业主提供技术创新、成本一效率分析和建造方法等方面的技术支持,帮助他们调整方案或目标,以保证LEED认证的申请成功;(3)工程结束,设计/建造单位向USGBC 申请LEED认证;(4)根据工程所得分数高低,由USGBC 授予“认证通过”、“银质级别”、“金质级别”或“白金级别”认证证书。

除评估系统文本外,LEEDTM还提供了一套内容十分丰富全面的使用指导手册。其中不仅解释了每一个子项的评价意图、思路及相关的环境、经济和社区因素、评价指标来源等,还对相关设计方法和技术提出建议与分析,并提供了参考文献目录(包括网址和文字资料)和实例分析。LEEDTM已在美国和其他国家得到了广泛的应用,在中国,科技部21世纪办公楼等6幢建筑已申请获得LEEDTM的认证。LEEDTM于2000年发布了2.0版;2002年更新到2.1版,它通过提供一个模板,简化了评估文件准备和提交程序;评估对象扩展到已使用建筑的3.0版正在开发中。

2.英国建筑研究组织环境评价法(BREEAM)

1990年由英国的“建筑研究中心”(Building ResearchEstablishment,BRE)提出的《建筑研究中心环境评估法》(Building ResearchEstablishment Environmental AssessmentMethod,BREEAM)是世界上第一个绿色建筑综合评估系统,也是国际上第一套实际应用于市场和管理之中的绿色建筑评价办法。其目的是为绿色建筑实践提供指导,以期减少建筑对全球和地区环境的负面影响。

针对英国的市场需求和绿色建筑发展状况,BREEAM的评估对象从开始的办公建筑逐渐扩展到其他各类型建筑。为反映知识技术方面的进步与市场、规范的变化,保持BREEAM与实践同步和不断更新,BRE还定期对BREEAM各分册进行修改。从1990年至今,BREEAM已经发行了《2/91版新建超市及超级商场》、《5/93版新建工业建筑和非食品零售店》、《环境标准3/95版新建住宅》、《BREEAM′98新建和现有办公建筑》、《4/2000版生态住家》(Ecohome)等多个版本。为了易于被理解和接受,BREEAM最初采用了一个相当透明、开放和比较简单的评估架构。BREEAM主要包含了一些评估条款,涵盖了管理、能源、健康舒适、污染、运输、土地使用、位址的生态价值、材料、水资源消耗和使用效率9个方面,分别归类于“全球环境影响”、“当地环境影响”及“室内环境影响”3个环境表现类别,如《BREEAM——生态住家》。这样根据实践变化对BREEAM进行修改时,可以较为容易地增减评估条款。

被评估的建筑如果满足或达到某一评估标准的要求,就会获得一定的分数,所有分数累加得到最后的分数,BREEAM根据建筑得到的最后分数给予“通过、好、很好、优秀”四个级别的评定。最后则由BRE 给予被评估建筑正式的“等级认证”(Certification)。《BREEAM——办公建筑》自98版之后,框架有较大不同,它通过建筑性能核心评估、设计与实施评估、管理和运作过程评估这三个评估的组合把“新建办公建筑”、“空置办公建筑”和“已使用办公建筑”的评估包括在了同一个框架里,并且引入了一个权重系统来区分不同环境影响分类的重要性,扩展了系统的功能。

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