发展建筑节能的三大突破口

建筑节能依赖技术创新

建筑设计决定节能水平

建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成 70% 以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而建筑物是复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单的确定建筑设计的优劣。例如加大外窗面积可改善自然采光，在冬季还可多获得太阳热量，但在冬季的夜间却会增大热量消耗，同时还会使夏季由于太阳光进入窗户使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟预测和比较。科技部中美合作完成的低能耗示范建筑在建筑设计阶段对十余个不同的方案进行了详细的模拟计算比较，从而使最终选定的建筑方案比原方案节能30% 以上。为实现这种模拟优化分析，发达国家从上世纪70 年代第一次能源危机开始，就投入大量经费，开发出多个建筑能耗模拟预测和优化软件，并将其作为推广建筑节能的最有效技术措施。目前在各国的建筑节能设计导则或规范中，都要求设计者必须进行动态模拟预测与优化。

节能建筑呼唤新型建材

开发新的建筑围护结构部件，以更好的满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了的外界条件随时改变其物理性能，达到维护室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的，这是实现建筑节能的基础技术和必需产品。

夏季空调的大量能耗用于室内的湿度调节，采用一些吸湿性高分子材料，可以在空气湿度高的时候吸收空气中的水分，使其转换为结晶水而封存在材料中，在室内空气相对湿度较低时又重新把水分释放回空气中。这样可维持室内相对湿度于 40% ～75% 的舒适范围内，而不消耗常规能源。还有利用建筑围护结构蓄存热量，夏季夜间室外空气通过楼板空洞通风使楼板冷却，白天用冷却了的楼板吸收室内热量。在冬季则设法利用围护结构吸收和蓄存白天进入室内的太阳辐射热避免室温过高，在夜间释放这些热量，以减少室温的下降。在围护结构内配置适宜的相变材料，则可以产生更好的蓄能效果。

通过上述各项技术的有机结合，在某些地区（非潮湿地区）可以建造出接近“零能耗”建筑，不消耗常规能源就可以维持室内的舒适环境，并通过太阳能解决夜间照明。开发和推广上述先进技术，可使我国各类建筑的采暖能耗降低到冬季平均10W/m 2 的水平，仅为目前采暖能耗的三分之一，空调能耗也可以显著下降。因此我国建筑材料与部品的节能应从以外墙为重点迅速转向以提高外窗和玻璃幕墙的性能为重点。

通风装置亟待改头换面

随着外窗的气密性不断提高，关闭外窗后所能产生的室内外换气量已不能满足室内空气质量的要求。因此北方地区居民就不再像几十年前那样，在冬季糊窗缝，而是每天都要开窗换气。据调查， 70% 以上居住在新建住宅中的北京居民冬季每天都要开窗通风。然而目前大多数外窗都无法控制开窗通风量，开启一扇窗所导致的通风换气量远大于维持室内空气质量所要求的换气量。这就造成冬季采暖的热损失。对于采取了保温措施的新建住宅和新建一般性非住宅建筑，由于建筑围护结构保温好，开窗后的热量消耗是不开窗时的2 ～3 倍，成为冬季采暖主要的热负荷部分。按照室内卫生要求，在采暖时适量换气，而不是无控制的开窗，可以在保证室内空气质量的前提下，使这种保温好的新建建筑采暖能耗减少一半以上。在欧洲就非常重视室内的受控通风。可在窗台下设专门的可调式通风窗，可采用上翻式外窗调节通风量，还可在外窗上专门开设用于通风的小窗。研究和开发这种产品，并在建筑设计规范中强制要求设置这种通风手段，可显著减少过量通风换气导致的能耗。

即使是适量通风，室内外通风形成的热量或冷量（夏季空调时）损失，对保温较好的建筑，也成为建筑采暖空调能耗的主要部分。对于一面外墙宽 4 米的一间20 平方米房间，如 果外墙外窗平均传热系数为1W/m 2 ℃，则室内一次换气导致的热损失为外围护结构热损失的1.6 倍。实际上的新建节能住宅与新建节能型一般性非住宅建筑，一次换气时的热损失往往 可达到外围护结构热损失的两倍以上。此时，通过专门装置有组织的进行通风换气，同时在需要的时候有效的回收排风中的热量或冷量，对降低这类建筑的能耗就具有重要意义。显热热回收装置回收效率达到 70% 时，就可以使采暖能耗降低40% ～50% 。

热泵技术取代暖器空调

通过热泵技术从低温热源中取热，提升其温度后，为建筑物提供热量，解决采暖和生活热水的热量供应，是直接燃烧一次能源而获取热量的主要替代方式。随着夏季空调的广泛使用，我国用电高峰已逐渐从冬季转到夏季，从而使冬季电力供应能力过剩。需要增加冬季用电负荷，减少冬夏电负荷差，这是近年来各地推行电采暖的实质原因。直接电热相当于燃煤供热效率为 30% ，无论如何不应推广。

热泵方式的主要问题是从哪种低温热源中取热，怎样使低温热源能够提供足够的热量，同时热泵油能高效提取。依低温热源不同，常见的热泵形式有：热泵型家庭热水机组，即从室外空气中提取热量制备生活热水，当没有余热、废热可利用时，这种方式应是提供家庭生活热水的最佳方式；空气源热泵，冬季从室外空气中提取热量为建筑供热，主要应用于住宅和其它小规模民用建筑供热；地下水水源热泵，通过从地下抽水提取其热量后再把水回灌到地下，用于建筑供热；污水水源热泵，是直接从城市污水中提取热量，据测算城市污水充当热源可解决城市 20% 建筑的采暖；地埋管式土壤源热泵，为通过在地下垂直地或水平地埋入塑料管，通入循环工质，成为循环工质与土壤间的换热器。

采暖用能占我国建筑能耗的 50% 以上，而热泵技术提供采暖热源比燃料直接燃烧要节能20% 以上，同时对使用者来说，又是最清洁的采暖热源。通过热泵技术如能解决四分之一城镇建筑的采暖，将大大缓解目前采暖与能源消耗、采暖与环境保护间的矛盾，电力负荷冬季与夏季的矛盾，实现高效的电驱动采暖。

节能技术成就公共建筑

与住宅和一般性非住宅建筑不同，大型公共建筑采暖空调电力消耗中， 60% ～70% 由输送和分配冷量和热量的风机水泵所消耗。这是导致此类建筑能源消耗过高的主要原因之一。对大规模集中供热系统，负责输配热量的各级水泵的能源消耗也在供热系统运行成本中占很大比例。目前建筑系统中风机水泵的电力消耗（包括集中供热系统水泵电耗）占我国城镇建筑运行电耗的10% 以上，而这部分电耗有可能降低60% ～70% ，因此也应是建筑节能的重点，尤其是大型公共建筑节能的主要途径。

目前中央空调都使用出口温度为 5 ～7 ℃冷水或更低的低温水作为冷媒，对空气进行处理。这是因为空气除湿的需要。而如果仅为了降温，采用出口温度为18 ～20 ℃的冷源都可满足要求。由于一般除湿负荷仅占空调负荷的30% ～50% 。结果大量的显热负荷也用这样的低温冷媒处理，就导致冷源效率低下。近年来，此领域的一个重要方向就是采用温度湿度独立控制的空调方式。将室外新风除湿后送入室内，可用于消除室内产湿，并满足新鲜空气要求；而用独立的水系统使18 ～20 ℃温度的冷水循环，通过辐射或对流型末端来消除室内显热。这一方面可避免采用冷凝式除湿时为了调节相对湿度进行再热而导致的冷热抵消，还可用高温冷源吸收显热，使冷源效率大幅度提高。同时这种方式还可有效改善室内空气质量，因此被普遍认为是未来的主流空调方式。目前世界各国都积极开展大量的相关研究和工程尝试。

目前 90% 的大型公共建筑安装有建筑自动化系统，对各种用能对象进行检测和控制。但是，90% 的自动化系统都不能有效的对耗能系统，尤其是采暖空调系统进行自动调节，从而不能实现节能效果。目前的建筑自动化系统水平已可完全提供各种所需要的实测数据，要解决的问题就是优化算法和为了实现优化控制对系统进行必要的改造。优化控制的实现，至少可实现15% ～20% 的节能效果。

当天然气成为城市中主要的一次能源时，采用动力装置先由燃气发电，再由发电后的余热向建筑供热或作为空调制冷的动力，可获得更高的燃料利用率。这就是所谓热电冷三联供（ BCHP ）。通过让大型建筑自行发电，可解决大部分用电负荷，可提高用电的可靠性，同时还降低输配电网的输配电负荷，并减少长途输电的输电损失。这种方式要攻克的技术难点为：高发电效率、低排放的燃气发电动力装置，高密度高转换效率的蓄能装置和高效率的热驱动空调方式。

这种方式为大型公共建筑能源供应提供一种整体解决方案。通过天然气发电替代使用电网电力，其余热又可解决建筑供冷供热问题。当解决好电热冷的负荷匹配时，与直接利用电网电力相比，这种方式可节约一次能源 20% ～30% 。

节能灯具照明绿色建筑

由于照明用电为建筑物用电量的 30% ～60% ，因此节约照明用电对建筑节能有重大意义。降低照明用电的途径包括：发展高效光源、采用高效灯具、改进照明控制。目前荧光类高效节能灯已得到普及，普遍看好的LED 光源比目前的节能灯效率更高，发光光谱可在大范围选择，使用寿命也大大延长。

照明控制也是实现照明节能的重要组成部分。尤其是办公室、教室等公共建筑，改善照明控制可大幅度减少照明电耗。使这种系统国产化，降低成本，同时进一步完善其控制逻辑。

政策机制促进技术推广

通过政策机制实施有效管理，是推进我国建筑节能的重要手段。建筑节能政策机制应建筑节能的要求而出现，随着人们对建筑节能认识的加深和社会经济的发展而不断发展、创新和完善。建筑节能政策机制主要有三类：一是通过制订、颁布、实施建筑节能标准规范、法律法规，下达指令性行政命令等；二是随着经济发展和市场完善，将建筑节能性能与产品市场价格挂钩；三是将建筑节能有关的各种显性和隐性信息加以收集整理，并在一定范围内以适当形式公开，用以建立各种刺激、奖惩机制，即建筑能耗统计与信息公开制度。

建立建筑能耗统计制度

目前尚没有任何一个机构可以准确地给出我国的建筑物所消耗终端能源的具体数据，包括绝对量和在整个社会终端能源消耗量中的比例；也不能准确地描述我国建筑能耗的具体特点，例如发展变化的特点、不同功能建筑耗能的特点、不同地域建筑耗能、建筑内不同终端用能途径耗能的特点。这成为我国进一步开展建筑节能工作的重要障碍。国家统计局和建设部近年来在建筑能耗统计方面做了大量的工作，但仍存在很多的差距，主要包括：一是缺少科学有效、可操作性的建筑能耗统计模型，使具体的建筑能耗统计工作能在此模型指导下实施；二是尚未建立全国和地方的建筑能耗统计数据库，也没有形成相应的统计渠道；三是无有效机制开展统计工作，缺少有效渠道使这些数据向各级政府、公众和国际社会公开。

建立符合国际惯例、适应中国国情的建筑能耗统计制度，主要包括三部分内容：一是在现有统计渠道基础上建立可持续运行的建筑能耗基础数据统计体系；二是建立城市、省区、全国的建筑能耗数据库和统计数据报送网络，建立建筑能耗统计分析模型和建筑导致的温室气体排放量估算模型等，并开展统计分析和预测研究；三是建立一定范围内、适当形式的建筑能耗数据定期公开和公布制度，利用网络、媒体，促进公共参与，形成刺激和奖惩机制。

建立住宅能耗标识体系

住宅节能的关键是住宅本身的优化设计和节能的建筑部品与建筑技术的采用。由于我国住宅开发已基本进入市场化，因此实现这些节能措施的主体是住宅开发商。要使其不是概念炒作，不使建筑节能堕落为仅仅成为开发商的市场行为而丧失了消费者的信任与兴趣，就必须有一套科学可行的管理体制，客观地给出住宅实际的能耗状况。这就需要建立住宅能耗标识方法和能形成自我约束机制的住宅能耗标识体系。

住宅能耗标识体系就是在市场机制下建立起能够健康实施这一标识工作，从而真正推动节能工作的平台。包括独立的住宅能耗标识事务所的建立与监管，确保标识过程公正的授权与保险机制，向消费者进行宣传使能耗指标的意义深入人心等。通过这一平台的建立，使消费者把节能作为选择住宅的一项指标，由消费者推动开发商以节能为开发市场的手段，进而由开发商推动设计研究和生产部门的住宅节能的研究开发和相关产品生产，就能使住宅节能工作进入良性循环。

建立公共建筑能耗评估体系

大型公共建筑相互之间能耗的差异表明，这类建筑的节能潜力在 30% 以上。根据对部分大型商业建筑的节能改造，通过加强运行管理，杜绝“跑冒滴漏”的浪费现象，可实现节能5% ～10% ；通过提高水泵风机等输配设备的运行效率及应用变频调速技术可实现节能15% ～20% ；此外通过改善过渡季节设备运行方式、避免冷热不均、增加自动控制系统等措施，也可实现10% ～20% 的节能效果。对这类建筑而言，应重点开展两方面工作：一是大型公共建筑各用能环节的分项计量；二是新建大型公共建筑的用能评估审查和使用中的大型公共建筑的用能配额管理。

大型公共建筑能源消耗情况非常复杂，对开展节能工作需要的各耗能环节的状况往往难以了解，能耗不合理的部分存在的问题被掩盖。此外，近年来国内一些节能改造项目开始按照合同能源管理的模式执行，效果并不是很好，一个重要的因素就是合同双方对最终节能量的认可存在差异，如果建筑内各耗能环节实现分项计量，则可从根本上解决这一问题。再通过一定范围内公开同类型建筑能耗信息，可产生刺激作用。

大型公共建筑建筑面积大多在 2 万平方米以上，按照国家节能法的要求，这类建筑均应进行节能评估，但是由于缺乏可操作的评估方法，这项工作多年来一直没有开展起来。2005 年4 月，由有关单位协作完成的《大型公共建筑节能评估方法》通过了专家鉴定，并应用到了奥运场馆的节能评估工作中。大型公共建筑的节能属于市场机制失灵的部分，应通过罚款或征税、财政补贴等措施予以纠正，节能评估即按照这种思路来开展。通过节能评估和罚劣奖优机制，大型公共建筑能耗偏高的现象将得到彻底改善。

推进用能产品能效标识制度

对于空调、冰箱、家用电器、照明器具等建筑用能产品，应大力推动节能产品分级认证和能效标识管理制度的实施，运用市场机制，引导用户和消费者购买节能型产品。例如可按产品耗能由低到高，依次标为 1 ～5 级，能效低于5 级的产品不允许上市销售；而只有达到一级和二级能效标准的产品才能称为“节能产品”。

具体的研究工作包括制定科学和可操作的能耗标识指标及检测方法。 例如家用空调器在不同的室内外热环境条件下能耗性能会有很大差别，只在单一的标准工况下测试和标识其能耗指标，其结果就有可能与实际有很大偏离。当大多数运行工况并非标准工况时，会导致制造厂单纯地追求标准工况下的高效而不顾大多数实际运行工况下的低效。设计多个不同气候条件的全负荷与部分负荷的参考工况，并根据各个地区的气候情况确定各自对这些参考工况的权系数，从而得到根据参考工况计算各个地区能耗综合性能指标的方法，才有可能更科学地反映实际的用能状况，促进和推广真正的适宜当地气候条件的节能产品。