1 引言
建筑环境是人类活动产生影响的最显著实例之一。从全球来看,建筑对我们的能源使用和环境污染都产生了实质性的影响。建筑消耗了我们35-40%的主要能源、30-40%的原材料、15-20 %的水和10%的土地。每年,全球建筑施工所消耗的原材料用量令人吃惊,达到3O亿吨。此外,建筑对于污染物排放及环境破坏也难辞其咎:35-40%的温室气体排放量、3O-35%的固体废物以及约20%的污水排放。
面对这一现状,各国政府纷纷制定可持续建筑标准,旨在减少能源消耗和二
氧化碳排放。中国政府出台了提高能源效率的宏伟目标。在国民经济和社会发展第十一个五年计划(2006 -2010)中,中国政府制定的目标是,每单位GDP能耗下降20%。其中,重点关注的一个领域便是,提高建筑物的能效。这样,从全球角度来看,中国的建筑设计和建筑行业将不断受益,设计师和建筑师可以跨越国界甚至大洲,开发新的建筑设计和技术以及对现有材料和技术的创新应用。本文以欧盟建筑行业现状和已经实施或规划的节能措施为背景,探讨了建筑的可持续改造概念,并列举出具体案例,介绍
硅酮结构性装配技术具体如何促进欧盟商务和
公共建筑的可持续性改造。
2 中国与欧洲现状对比
中国的建筑施工行业生机盎然,但同时面临严峻挑战。目前,中国现有建筑的楼层建筑总面积达400亿平米。新建筑正以每年20亿平米的惊人速度递增,相当于每年建一个新的上海!未来I5年,楼层建筑面积将增加200亿平米。根据世界银行提供的信息,到2015年,全球一半的建筑工程将在中国进行。
其中,大部分都是大项目——10万-15万平米的商务楼和50万平米以上的住宅群。世行还指出,2015年前,约一半的建筑工程(住宅和商务楼)将在2000年后开始建造。到2025年,中国建造的工程将相当于整个美国的建筑群量!现在,每年全球建造的新楼中国就占了近一半。这些都是利好消息,因为这意味着,在2015年之前中国现行的每一项新
建筑节能措施都将对全球能耗和二氧化碳排放产生巨大影响。好消息是,到2015年,中国一半的建筑都不满15年;而坏消息是:这些新楼的能量标准都很低——中国每平米供热和制冷的能源需求量是欧洲的四倍。
中国正加强开发可持续
建筑技术的力度。中国
绿色建筑委员会(ChinaGBC)于2008年3月31日成立,隶属于中国住房和城乡建设部(M0HURD)。未来几年,主要的挑战之一,除了制定更严格的
节能建筑法规外,还要改造现有建筑,满足政府严格的气候目标。
与欧洲的情况相比,至少在新建筑工程上,中国与之大相径庭。在欧盟,建筑量为1.6亿(相当于210亿平米),现有建筑的更换率非常慢,目前,在主要的欧洲国家,新楼的建造率低于2%/年。就整个欧盟而言,新楼的年建造率为1%,毁坏率约0.5%,翻新率为1.8%左右。
以上这些数字可以说,把构建一个真正的节能建筑环境的希望推后了1个世纪,而如果我们的
节能环保仅仅针对新建筑,那这恐J洎要延后近两个世纪了。所以,我们的重点应放在改造现有建筑上。目前,在欧洲,每年改造的建筑数量超过新建筑的数量。改造率递增意味着,需要改进技术和工艺来满足市场的需求。通过改善外墙
绝缘性能并安装现代的
高性能中空玻璃窗户来提高建筑的热性能是一个很好的出发点,不过,要实现总的可持续改造目标还需要综合考虑环境、社会、文化、经济和体制等各方面因素。“可持续改造”一词便是在这样的背景下应运而生的。
3 法制环境给欧洲建筑行业带来挑战
欧盟建筑能效指令(EPBD)2O02年通过,2003年正式生效,各欧盟成员国必须最晚于2006年1月4日实施。它是对欧盟建筑领域的能源使用和能源效率产生影响的主要法律工具。该指令中的规定涵盖新老建筑,要求全部刃个欧盟国家及挪威和瑞士定期更新自己国家的建筑法规。大部分提高建筑能效的活动都与降低温室气体减排成本相关(包括住宅和商务楼);其实就是消除这部分成本(考虑建筑整个寿命的节能量)。这并不令人意外,所以,EPBD是欧盟能源策略的中心,有以下几大主要目标:
·根据总体能效,协调能源计算方法
·设定新建筑和大型翻新建筑的最低能源要求
·需要一个针对新老建筑修建、销售和租赁的强制性能源认证证书,该证书的年限不得超过十年,并由独立、有资格的专家进行认证。除了要详细说明建筑的当前能源效率水平外,该证书还必须包含在确保成本效益的情况下改进能效的建议。同时,能效证书还应在公共建筑物内可见。
·要求必须进行锅炉/供热和制冷空调检查
该指令中阐述了四个主要部分,其一便是有关现有建筑能源证书的介绍。根据指令规定,各成员国可自行决定是否将该能源证书与经济政策工具结合使用,或仅用于传达信、氪。早在2002指令实施期间,一些不足之处便显现出来,亟待改进。欧洲委员会在其2006行动计划中也提出同样观点,认为改进是首要任务之一。在经过漫长的磋商后,2008年11月,该委员会提出重新编制该指令,2009年11月17日,有关EPBD重新编制的行政协议达成。如08年11月委员会通讯部所述,建筑物具有巨大的高成本效益节能潜力(估计约为30%), “这个目标如果实现,2020年,欧盟国家所消耗的终端能源将不到11%。”诚然,只有竭尽全力,这一节能规模才能得以实现。
EPBD重编的主要目的是弥补之前2002指令的不足,涵盖了以下要求:
·到2020年12月31日,欧盟的新建筑将基本达到零能源消耗,并且能源绝大部分来自可再生资源。
·拥有或占有新造建筑的公共管理机构应起到示范作用,2018年12月31日前搬入“近零能耗建筑”。
·对现有建筑没有具体的目标,但成员国应以公共管理机构为榜样,制定相关政策并采取措施,如鼓励将改造建筑转为低能耗建筑,并通过相应的国家计划告知委员会。
·在重大改造工程中,所有建筑都要遵守最低的能量要求(“ 重大改造”指建筑物的外观翻修率超过25%或改造总成本高于建筑物本身价值的20%)。
·规定了建筑组成部分(如墙、房顶、窗户等)的最低要求,并且在这些组威部分更换时也应符合这些要求。
·加强审查、执行和守规督查的内容和职能对于众多成员国而言,每五年更新一次的要求意味着他们要在2010或
2011年再次修改他们的建筑法规。基于对建筑节能的社会和经济影响的认识,建筑行业充分意识到如今自己所肩负的重大责任。2007年3月,欧洲
理事会明确设定了2020年目标:总能耗降低20%;温室气体排放降低20%,低于1990减排目标(即20-20-20目标)。因此,建筑行业任务艰巨:在2020年减少165Mtoe(百万吨油当量)能耗以及通过采用
可再生能源减少50Mtoe的能耗。这一挑战的本质显而易见,这些数字相当于2004年西班牙、葡萄牙、希腊和爱尔兰的能耗总和!
随着对现有建筑能效关注度的日益提升,这些新规定应通过各种相关的融资模型和技术解决方案推动改造高潮的到来。“可持续改造”这一术语越来越频繁地为欧盟国家所使用。
4 可持续改造
“可持续改造”可指从环保角度提高建筑环境质量,与相关方(用户)的需求紧密关联,主要是提高舒适度、降低使用成本和维护建筑物(能源经济性、水资源消耗降低、优化利用原料)。目标是实现:
·“更健康”的建筑,减少故障时间
·生存或使用条件改进
·基于居住者当前和未来的需求,提高总体建筑概念及其各部分的灵活性很显然,可持续改造的关键要素是强调改造,而非毁坏现有建筑;强调减少能耗和相关的建筑运行费用;强调增加环保材料和可再生能源的使用;以及强调经济型的创新规划、建筑和措施。
可持续改造的概念最初主要应用于住宅楼房,现在则越来越多地用于商务楼,特别是公共建筑上。在欧盟,拥有建筑房屋的公共管理机构要求在楼房改造工程中发挥示范带头作用。
公共建筑可持续改造的预期结果是:
·节能;
·舒适度提高;
·健康的工作环境;
·建筑寿命周期延长;
·挖掘经济效益;
·环保
可持续翻新必须与未来各种因素相符:
·社会因素(协作、公共意识和教育、社会安全等);
·生态因素(生态
建筑材料、能量、废物、噪音、土地使用、健康和空气质量等)
·经济因素(具有成本效益的价格、公正的价格和良好的服务、可靠节能等)
·文化因素(文化遗产、行为准则等);
·结构特征因素(舒适度、美观性、装饰、环境、建筑目的、内饰等);
·技术因素(创新的
采暖通风与空调技术、
节能技术等)。
如前面所述,可持续的建筑不仅仅是节能,但节能是其中最重要的衡量标准,它可以应对当前的三大问题:环境破坏、气候变化和能源安全。现有建筑中使用的能源易于度量,它们呈现的特`点是,建筑使用期间有大量能耗产生,其中运行能耗占J总能耗的8O%以上。降低运行能耗是首要任务,因为“大多数可持续能源是节约能源”。能源本身并不具各特殊意义,而是一个满足需求的方法。用户需要的是通过能源实现的服务,比如舒适性、照明、能量、交通——而非能源本身。因此,既能最大化能效又能最小化环境影响,是一个巨大的建筑挑战,也是鱼和熊掌兼得的双赢局面。所以,影响运行能耗的材料选择非常重要,但其对建筑设计、建造和破坏中能耗的影响不大。因此,设计可持续性建筑的两个主要目标是,降低运行能耗和减少建筑物使用周期成本。要实现这两个目标,首先要提高建筑
围护结构的性能,以降低能源需求,建筑围护结构的寿命一般为50-100 年。根据常识,我们一般应重视建筑围护结构的
气密性、
保温性(特别是窗户的质量),并要防止“
热桥”效应。其次,要减少能源消耗,如,采用节能装置或增加自然
采光。这两点都实现后,就需要积极利用可再生能源了,因为这些建筑系统的寿命一般为10-25年。当然,该方法还要考虑经济效益,因为用一个超出需求的可再生
能源系统来弥补设计低劣的建筑围护结构或低效的装置所耗费的成本更大。
5 硅酮结构性装配及其对可持续性改造的作用
硅酮结构性装配可定义为一种采用专
门的高
强度、高性能
硅酮密封胶将玻璃或其它幕
墙板片与建筑物的结构
框架粘结起来的系统。这种建筑结构用硅酮结构性装配技术替代了传统的机械安装装配,具有可持续性,且将环境、社会、经济和设计质量方面的因素考虑其中。
硅酮
结构玻璃装配为发挥创意、自由设计提供了广阔的空间,并可降低建筑的使用周期成本,提高幕墙的热性能和
隔音效果。玻璃与支撑性
金属框架间的
弹性硅酮胶提供热断桥效果,最大化
气密性,并有利于振动退耦和阻尼,从而可实现更高的能效和更好的隔音效果。硅酮可抵挡环境造成的子让
降解，具备比有机物质更高的
耐久性和更长的是有寿命。使用寿命长意味着使用周期成本低。
通过热模型评估,反复证明硅酮结构装配相对于机械安装而言,对幕墙的热性能具有积极的影响。同样,毋庸置疑的是,
中空玻璃也有助于提高幕墙的整体热性能。
暖边间
隔条,如采用硅酮泡沫材料的这类间隔条,以及用
惰性气体填充
中空玻璃,都能提高幕墙的性能。
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