論零能耗建筑的的發(fā)展

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國外ZEB的發(fā)展狀況

為了應(yīng)對全球氣候變化和能源危機，國外發(fā)達國家和地區(qū)十分重視建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排，都在積極推進ZEB的建設(shè)。

1美國ZEB的發(fā)展狀況

美國能源部（DOE，DepartmentofEnergy）根據(jù)2007年的能源自立安全保障法，在2008年8月發(fā)表了“零能耗公共建筑發(fā)端（Net-ZeroEnergyCommercialBuildingsInitiative）”計劃，提出到2030年新建的所有業(yè)務(wù)用辦公樓、到2040年既有的業(yè)務(wù)用辦公樓的50%、到2050年所有的業(yè)務(wù)用辦公樓，要以適當?shù)某杀具M行ZEB化的技術(shù)改造。DOE以到2025年開發(fā)出在市場上具有競爭力的ZEB技術(shù)為目標，積極推行“建筑技術(shù)研發(fā)項目”，其中，實現(xiàn)ZEH的目標年度為2020年。在美國，并不是強制規(guī)定實行ZEB，而是倡導(dǎo)開發(fā)、普及實現(xiàn)ZEB的技術(shù)，為了推進實現(xiàn)ZEB的目標，美國正在積極地進行著既有建筑物的節(jié)能改造，并取得了很好的成效。如在1931年建成的紐約帝國大廈的節(jié)能改造中使用了6500扇“超級窗戶”，取得了能量消費削減38%的成果，能耗成本減少約486萬美元，3年即可回收投資。

2英國ZEB的發(fā)展狀況

作為建筑領(lǐng)域根本性的低碳對策，英國政府于2006年12月正式提出“到2016年所有新建居住建筑實現(xiàn)零碳排放”的第一步目標，對居住建筑減少CO2排放規(guī)定了時間表：以2006年的排放量為基準，到2010年減少25%，到2013年減少44%，到2016年減少100%。在2008年3月，英國又發(fā)表了“到2019年所有非居住建筑要實現(xiàn)零碳排放”的更高目標。英國把減少碳排放的措施分成三個層次。首先也是最為重要的是建筑物本身的隔熱性能和取暖、熱水供應(yīng)等建筑設(shè)備的節(jié)能性能，即首先要提高能源利用效率；而后，在此基礎(chǔ)上充分利用建筑物自身生產(chǎn)的可再生能源；最后是開發(fā)利用建筑物附近的低碳可再生能源和信用證交易。為了促進ZEB的發(fā)展，英國建筑研究所建造了零碳排放的示范住宅———“創(chuàng)新公園”。由研究所出租地皮，建筑企業(yè)、設(shè)計公司等承擔(dān)建筑成本和土地租金?，F(xiàn)已有9棟ZEH或接近ZEH的建筑物正在示范展示。再有，英國正在積極推進標識制度。從2006年開始，在新建建筑設(shè)計時實施“節(jié)能性能評價制度（EPC，EnergyPerformanceCer－tificate）”，并逐漸向市場浸透，要求新建、買賣、租賃時業(yè)主必須向交易對象出示節(jié)能性能評價書。另外，在建筑物使用時推出“節(jié)能性能表示制度（DEC，DisplayEnergyCertificate）”，與EPC不同的是DEC還包括對OA設(shè)備、廚房設(shè)備等排放的CO2的評價，它是建筑物運營管理的指標。2010年4月開始實施“減少碳排放承諾（CRC，CarbonReductionCommitment）”制度。該制度從排放總量的減少比例和單位銷售額排放量的減少比例來評價承諾者減少CO2排放的努力程度并進行排名、公示。

3日本ZEB的發(fā)展狀況

2009年4月日本提出加速發(fā)展零能耗建筑。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省為了研討實現(xiàn)建筑物ZEB化的具體路線，于2009年5月成立了“關(guān)于實現(xiàn)與拓展ZEB的研究會”，歷經(jīng)8次之多的認真細致的研討，于2009年11月提交了“關(guān)于建筑物ZEB化新的展望的提案和對策”的建言。2010年6月日本內(nèi)閣會議決定的“能源基本計劃”中確定的目標是：樓宇等建筑物到2020年新建公共建筑物實現(xiàn)ZEB，到2030年全部新建建筑物整體上平均實現(xiàn)ZEB。綜上所述，美國的ZEB發(fā)展計劃以10年為一個階段，時間間隔比較長，線條比較粗，而且，政府只是倡導(dǎo)，強制推行的力度顯得不足。英國較早提出建設(shè)ZEB的目標和時間表，但實際實施主要體現(xiàn)在制度建設(shè)和示范層面上。相比而言，日本在發(fā)展ZEB中，政府主導(dǎo)作用強，措施具體，具有較強的強制性和指導(dǎo)性，企業(yè)占領(lǐng)市場的意識強、具有較好的研發(fā)實力，“產(chǎn)官學(xué)”合作推進速度快、建設(shè)效果顯著。我國在推進項目發(fā)展時一直提倡“政產(chǎn)學(xué)研”合作，發(fā)揮各自的特點和作用，日本的做法和經(jīng)驗更適合于我國學(xué)習(xí)和借鑒。因此，本文重點對日本發(fā)展ZEB的情況做進一步的介紹。

日本發(fā)展ZEB的經(jīng)驗

日本為了促進ZEB的發(fā)展、實現(xiàn)ZEB的市場變革，從完善政策法規(guī)制度、強化政策激勵、支持企業(yè)開展技術(shù)研發(fā)、示范帶動等方面采取措施，取得了一些值得借鑒的經(jīng)驗。

1法規(guī)約束、政策激勵

日本的建設(shè)用地緊缺，所以中高層建筑的比例較高。這對采用建筑物自身生產(chǎn)的可再生能源有一定的限制。因此，日本把盡可能地提高建筑物的節(jié)能性能放在首位，提高住宅的隔熱性和密閉性，減少取暖制冷能耗以解決能源消費量持續(xù)增加的問題、提高能源使用效率。

日本于1980年制訂了節(jié)能標準（現(xiàn)稱其為舊節(jié)能標準），其后，于1992年（現(xiàn)稱其為新節(jié)能標準）、1999年（現(xiàn)稱其為下一代節(jié)能標準）兩次對其內(nèi)容進行了修改強化。如表2所示。三個標準對節(jié)能要求越來越嚴，執(zhí)行新的標準會使取暖制冷費用和能量消費量顯著減少。例如：東京地區(qū)取暖用的燈油使用量，按1980年標準為922升/戶年，1992年標準為653升/戶年，削減了269升/戶年，1999年標準提出了更高的要求，為446升/戶年。

為了ZEB的普及，日本推出了許多稅制上的激勵措施。如固定資產(chǎn)稅減免、所得稅特別扣除等。固定資產(chǎn)稅減免措施是針對在2008年4月1日～2013年3月31日期間對2008年1月1日以前開始居住的住宅（不包括租賃住宅）進行窗戶的隔熱改造（必須進行）和地板、墻壁、天花板節(jié)能改造（可選擇）、改造后符合現(xiàn)行節(jié)能標準的住宅施行的，這種住宅次年度應(yīng)繳的固定資產(chǎn)稅額可以減免三分之一。條件是：住宅面積以120m2為限，節(jié)能改造工程費用總額要求在30萬日元（按100日元=7.6359元折算約合人民幣2.29萬元，下同）以上。所得稅特別扣除是對上述改造時借款的一種補償，年末借款余額的2%可以從所得稅中扣除，也就是說可以少繳相應(yīng)額度的所得稅。條件是：借款以200萬日元（約15.27萬元）為限，期限為5年。盡管既有建筑節(jié)能改造所追加的投資可以通過使用時能耗成本的節(jié)約得到部分補償，但投資回收期較長，所以，初期投資時稅制上的支持很重要，這些措施收到了很好的效果。

以住宅、公共建筑的零能耗化為目的，2012年度日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省資源能源廳開展了“住宅、公共建筑物的ZEB化推進事業(yè)（零能耗化推進事業(yè)）”，日本國土交通省住宅局開展了“住宅的零能耗化推進事業(yè)”。一般社團法人“環(huán)境共創(chuàng)發(fā)端”、“日本可持續(xù)建筑協(xié)會”和“環(huán)境共生住宅推進協(xié)議會”三家團體被定為執(zhí)行機構(gòu)，組成“零能耗化推進室”來負責(zé)具體事務(wù)，向“有助于實現(xiàn)ZEB的高性能儀器設(shè)備的采用者”“、通過高性能儀器設(shè)備和控制系統(tǒng)的組合來幫助實現(xiàn)住宅零能耗化的技術(shù)集成系統(tǒng)的采用者”和“致力于零能耗住宅建設(shè)的中小工程公司”開展相關(guān)的資助活動[4]。具體活動分為三種類型：一是對在公共建筑中采用了有助于實現(xiàn)ZEB措施的建設(shè)單位給予獎勵。條件是新建、擴建和改建的建筑物整體的年標準一次能源消費量減少30％以上，既有建筑物整體的一次能源消費量以往3年的平均值減少25％以上。補助額度原則上為所需費用的三分之一，特殊情況可達二分之一或三分之二，但一個項目最多補助5億日元（約3818萬元）。2012年征集3次，共有75個項目獲得資助。其中，5月28日～6月29日第一次申請的項目為65項，通過評審的為55項，資助總額約為16億日元（約1億2217萬元），相應(yīng)的節(jié)能效果換算成原油約為5781KL/年。二是針對住宅實現(xiàn)ZEH化的支援事業(yè)。該活動作為到2030年實現(xiàn)住宅ZEH化的具體措施，對滿足①年一次能源消費量的凈值大致為零；②熱損失系數(shù)低于標準值（見表1）；③采用先進節(jié)能系統(tǒng)；④安裝了能量使用和創(chuàng)造能量的計量、存儲、顯示的儀表；⑤安裝了太陽能發(fā)電系統(tǒng)等條件的住宅給予補貼。補助額度不超過所需費用的二分之一，一戶住宅的補助上限為350萬日元（約26.73萬元）。資助情況見表3。三是對2009～2011年年平均出售50套以下、通過建筑本體和設(shè)備一體化來實現(xiàn)零能耗的獨棟住宅的中小工程公司進行資助。條件是獨棟住宅必須是實際用于居住的、實現(xiàn)了ZEH化的住宅，而不是樣板房。補貼的費用包括：調(diào)查規(guī)劃設(shè)計費和完善建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備的費用及效果檢測費等。補助額度不超過所需費用的二分之一，一戶住宅的補助上限為165萬日元（約12.60萬元）。從申請和獲得資助的情況可以看出，日本已有實現(xiàn)ZEH的住宅出現(xiàn)且發(fā)揮著很大的示范帶動作用。

2技術(shù)研發(fā)、企業(yè)示范

實現(xiàn)ZEB，建筑的設(shè)計與使用兩個方面都很重要。日本從下述五個層面做著努力：①建筑物、建筑設(shè)備的生態(tài)設(shè)計；②提倡生態(tài)工作方式、生態(tài)生活方式；③加強能源管理，使用BEMS（BuildingEnergyManagementSystem）進行節(jié)能診斷、微調(diào)節(jié)；④利用可再生能源；⑤碳補償（碳信用證交易）、綠色電力。技術(shù)是實現(xiàn)ZEB的重要手段，日本在建筑物外圍護工程的墻體隔熱、遮陽、空氣流動窗；室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)方面的變流量、變風(fēng)量控制系統(tǒng)，依據(jù)CO2濃度的自動換氣控制系統(tǒng)，“工位+環(huán)境”輻射空調(diào)系統(tǒng)；室內(nèi)照明方面的光井自然采光系統(tǒng)，LED照明，人體感應(yīng)傳感器控制、有機EL照明；可再生能源利用；能源的局域利用、城市未利用能源（河川熱源、地下熱源、下水等都市廢熱）的利用等諸多方面進行技術(shù)研發(fā)、技術(shù)集成和應(yīng)用。日本公共建筑能耗平均為2030MJ/平方米/年。如表4所示。據(jù)測算，通過一系列節(jié)能技術(shù)措施，可以減少一次能源消費量2030MJ/平方米/年，能夠?qū)崿F(xiàn)ZEB。在技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面，日本建筑企業(yè)積極實踐、帶頭示范。如清水建設(shè)公司的新總部大樓[6（]高110米，地上22層，地下3層，建筑面積約51800平方米，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+部分鋼結(jié)構(gòu)，標準層高4.2米）以“創(chuàng)造超環(huán)境辦公樓”為主題，開發(fā)應(yīng)用了許多先進的具有特色的ZEB相關(guān)技術(shù)，取得了顯著的節(jié)能減排效果。圖1、圖2所示為該公司自主研發(fā)并應(yīng)用在該建筑上的具有結(jié)構(gòu)功能、外裝飾功能和太陽能設(shè)備功能的“多功能外圍護結(jié)構(gòu)”。外框架結(jié)構(gòu)由一個個長3.2米，高4.2米，厚0.9米，重14噸的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件組成，深凹的混凝土構(gòu)件在窗戶的玻璃上形成陰影，可減少50%的外部熱負荷，再通過Low-e玻璃的使用，隔熱效果進一步增強。開口處的一部分裝有抗震墻板，另一部分安裝了總共約2000平方米的太陽能電池板。對于超高層建筑而言屋頂面積有限，在窗戶上安裝太陽能電池板要比在屋頂上安裝的面積大得多。根據(jù)室內(nèi)不同部位對采光的要求，該系統(tǒng)分別安裝了多晶型和薄膜可透光型兩種太陽能電池板。多晶型電池板發(fā)電效率高但不透光，故安裝在公用部位的窗戶上；在辦公室等采光要求較高的窗戶上安裝具有透光性的薄膜型電池板。此外，該建筑還采用了“工位+環(huán)境”輻射空調(diào)系統(tǒng)[7]、“工位+環(huán)境”照明系統(tǒng)等新技術(shù)。日本2005年開始提倡將空調(diào)溫度在夏季設(shè)定為28℃、冬季設(shè)定為20℃?！肮の?環(huán)境”輻射空調(diào)系統(tǒng)等技術(shù)集成通過分別控制溫度、濕度和氣流，盡管室內(nèi)溫度設(shè)在28℃也能保持舒適的溫?zé)岘h(huán)境，提高了節(jié)能性能。該建筑通過技術(shù)集成使空調(diào)節(jié)能約50%，使白天照明用電減少約90%，運營階段的CO2排放量減少到50%以下。借助這些環(huán)境技術(shù)，使這座建在城市繁華區(qū)的超高層建筑物成為日本國內(nèi)最高級別的滿足環(huán)境要求的辦公樓。

對我國發(fā)展ZEB的幾點建議

借鑒日本等國家推進ZEB發(fā)展的經(jīng)驗，結(jié)合我國的實踐[8]提出幾點建議：1）需要進一步明確關(guān)于ZEB的定義。在我國的相關(guān)資料與報道中有零能耗建筑的提法，但尚無明確的定義，而零能耗建筑易被誤解為“不耗能”。所以本文建議直接使用“可再生能源建筑”的概念。將其定義為：使用建筑物自身生產(chǎn)的可再生能源維持運營的建筑。2）成立專門機構(gòu)組織實施，制定時間表和路線圖?？梢越梃b日本由政府委托多家一般社團法人組成專門的“零能耗化推進室”的經(jīng)驗，組建推行ZEB的專門機構(gòu)。根據(jù)我國的國情制訂切實可行的實現(xiàn)ZEB的路線圖和時間表，使相關(guān)部門、企業(yè)和居民家庭有一個明確的努力方向和目標。3）與綠色建筑的發(fā)展相結(jié)合，在綠色建筑評價標準中加強零能耗建筑方面的相應(yīng)條款。4）進一步更新觀念，加大對ZEB的宣傳力度。政策上加強對先行先試企業(yè)的支持力度，擴大示范項目的影響力。

結(jié)語

ZEB在爭議中迅速發(fā)展。國外的經(jīng)驗和國內(nèi)的嘗試證明ZEB的實現(xiàn)是可能的。雖然普及有待時日，但只要更新觀念，不斷改變生活方式和工作方式，從建筑設(shè)計和使用各個方面做出努力，重視從“節(jié)能”到“創(chuàng)能”的觀念轉(zhuǎn)變，就會向著“零能耗、零排放”一步一步地邁進。（本文作者：計永毅、郭霞 單位：北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院）