論零能耗建筑的的發(fā)展

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國外ZEB的發(fā)展?fàn)顩r

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化和能源危機(jī)，國外發(fā)達(dá)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(jìn)ZEB的建設(shè)。

1美國ZEB的發(fā)展?fàn)顩r

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(jì)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(dāng)?shù)某杀具M(jìn)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(biāo)，積極推行“建筑技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目”，其中，實(shí)現(xiàn)ZEH的目標(biāo)年度為2020年。在美國，并不是強(qiáng)制規(guī)定實(shí)行ZEB，而是倡導(dǎo)開發(fā)、普及實(shí)現(xiàn)ZEB的技術(shù)，為了推進(jìn)實(shí)現(xiàn)ZEB的目標(biāo)，美國正在積極地進(jìn)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(jí)窗戶”，取得了能量消費(fèi)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(duì)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(shí)現(xiàn)零碳排放”的第一步目標(biāo)，對(duì)居住建筑減少CO2排放規(guī)定了時(shí)間表：以2006年的排放量為基準(zhǔn)，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(shí)現(xiàn)零碳排放”的更高目標(biāo)。英國把減少碳排放的措施分成三個(gè)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(jìn)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(jì)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(jìn)標(biāo)識(shí)制度。從2006年開始，在新建建筑設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)施“節(jié)能性能評(píng)價(jià)制度（EPC，EnergyPerformanceCer－tificate）”，并逐漸向市場浸透，要求新建、買賣、租賃時(shí)業(yè)主必須向交易對(duì)象出示節(jié)能性能評(píng)價(jià)書。另外，在建筑物使用時(shí)推出“節(jié)能性能表示制度（DEC，DisplayEnergyCertificate）”，與EPC不同的是DEC還包括對(duì)OA設(shè)備、廚房設(shè)備等排放的CO2的評(píng)價(jià)，它是建筑物運(yùn)營管理的指標(biāo)。2010年4月開始實(shí)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(píng)價(jià)承諾者減少CO2排放的努力程度并進(jìn)行排名、公示。

3日本ZEB的發(fā)展?fàn)顩r

2009年4月日本提出加速發(fā)展零能耗建筑。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省為了研討實(shí)現(xiàn)建筑物ZEB化的具體路線，于2009年5月成立了“關(guān)于實(shí)現(xiàn)與拓展ZEB的研究會(huì)”，歷經(jīng)8次之多的認(rèn)真細(xì)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(duì)策”的建言。2010年6月日本內(nèi)閣會(huì)議決定的“能源基本計(jì)劃”中確定的目標(biāo)是：樓宇等建筑物到2020年新建公共建筑物實(shí)現(xiàn)ZEB，到2030年全部新建建筑物整體上平均實(shí)現(xiàn)ZEB。綜上所述，美國的ZEB發(fā)展計(jì)劃以10年為一個(gè)階段，時(shí)間間隔比較長，線條比較粗，而且，政府只是倡導(dǎo)，強(qiáng)制推行的力度顯得不足。英國較早提出建設(shè)ZEB的目標(biāo)和時(shí)間表，但實(shí)際實(shí)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(qiáng)，措施具體，具有較強(qiáng)的強(qiáng)制性和指導(dǎo)性，企業(yè)占領(lǐng)市場的意識(shí)強(qiáng)、具有較好的研發(fā)實(shí)力，“產(chǎn)官學(xué)”合作推進(jìn)速度快、建設(shè)效果顯著。我國在推進(jìn)項(xiàng)目發(fā)展時(shí)一直提倡“政產(chǎn)學(xué)研”合作，發(fā)揮各自的特點(diǎn)和作用，日本的做法和經(jīng)驗(yàn)更適合于我國學(xué)習(xí)和借鑒。因此，本文重點(diǎn)對(duì)日本發(fā)展ZEB的情況做進(jìn)一步的介紹。

日本發(fā)展ZEB的經(jīng)驗(yàn)

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

1法規(guī)約束、政策激勵(lì)

日本的建設(shè)用地緊缺，所以中高層建筑的比例較高。這對(duì)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(fèi)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(biāo)準(zhǔn)（現(xiàn)稱其為舊節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)），其后，于1992年（現(xiàn)稱其為新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)）、1999年（現(xiàn)稱其為下一代節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)）兩次對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了修改強(qiáng)化。如表2所示。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)節(jié)能要求越來越嚴(yán)，執(zhí)行新的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使取暖制冷費(fèi)用和能量消費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)為922升/戶年，1992年標(biāo)準(zhǔn)為653升/戶年，削減了269升/戶年，1999年標(biāo)準(zhǔn)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(lì)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(duì)在2008年4月1日～2013年3月31日期間對(duì)2008年1月1日以前開始居住的住宅（不包括租賃住宅）進(jìn)行窗戶的隔熱改造（必須進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(fèi)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(duì)上述改造時(shí)借款的一種補(bǔ)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(shí)能耗成本的節(jié)約得到部分補(bǔ)償，但投資回收期較長，所以，初期投資時(shí)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(jì)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(jìn)事業(yè)（零能耗化推進(jìn)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(jìn)事業(yè)”。一般社團(tuán)法人“環(huán)境共創(chuàng)發(fā)端”、“日本可持續(xù)建筑協(xié)會(huì)”和“環(huán)境共生住宅推進(jìn)協(xié)議會(huì)”三家團(tuán)體被定為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，組成“零能耗化推進(jìn)室”來負(fù)責(zé)具體事務(wù)，向“有助于實(shí)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(shí)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(dòng)[4]。具體活動(dòng)分為三種類型：一是對(duì)在公共建筑中采用了有助于實(shí)現(xiàn)ZEB措施的建設(shè)單位給予獎(jiǎng)勵(lì)。條件是新建、擴(kuò)建和改建的建筑物整體的年標(biāo)準(zhǔn)一次能源消費(fèi)量減少30％以上，既有建筑物整體的一次能源消費(fèi)量以往3年的平均值減少25％以上。補(bǔ)助額度原則上為所需費(fèi)用的三分之一，特殊情況可達(dá)二分之一或三分之二，但一個(gè)項(xiàng)目最多補(bǔ)助5億日元（約3818萬元）。2012年征集3次，共有75個(gè)項(xiàng)目獲得資助。其中，5月28日～6月29日第一次申請的項(xiàng)目為65項(xiàng)，通過評(píng)審的為55項(xiàng)，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(duì)住宅實(shí)現(xiàn)ZEH化的支援事業(yè)。該活動(dòng)作為到2030年實(shí)現(xiàn)住宅ZEH化的具體措施，對(duì)滿足①年一次能源消費(fèi)量的凈值大致為零；②熱損失系數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)值（見表1）；③采用先進(jìn)節(jié)能系統(tǒng)；④安裝了能量使用和創(chuàng)造能量的計(jì)量、存儲(chǔ)、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(bǔ)貼。補(bǔ)助額度不超過所需費(fèi)用的二分之一，一戶住宅的補(bǔ)助上限為350萬日元（約26.73萬元）。資助情況見表3。三是對(duì)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(shí)現(xiàn)零能耗的獨(dú)棟住宅的中小工程公司進(jìn)行資助。條件是獨(dú)棟住宅必須是實(shí)際用于居住的、實(shí)現(xiàn)了ZEH化的住宅，而不是樣板房。補(bǔ)貼的費(fèi)用包括：調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)和完善建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備的費(fèi)用及效果檢測費(fèi)等。補(bǔ)助額度不超過所需費(fèi)用的二分之一，一戶住宅的補(bǔ)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(shí)現(xiàn)ZEH的住宅出現(xiàn)且發(fā)揮著很大的示范帶動(dòng)作用。

2技術(shù)研發(fā)、企業(yè)示范

實(shí)現(xiàn)ZEB，建筑的設(shè)計(jì)與使用兩個(gè)方面都很重要。日本從下述五個(gè)層面做著努力：①建筑物、建筑設(shè)備的生態(tài)設(shè)計(jì)；②提倡生態(tài)工作方式、生態(tài)生活方式；③加強(qiáng)能源管理，使用BEMS（BuildingEnergyManagementSystem）進(jìn)行節(jié)能診斷、微調(diào)節(jié)；④利用可再生能源；⑤碳補(bǔ)償（碳信用證交易）、綠色電力。技術(shù)是實(shí)現(xiàn)ZEB的重要手段，日本在建筑物外圍護(hù)工程的墻體隔熱、遮陽、空氣流動(dòng)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(dòng)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(jī)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(jìn)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(fèi)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)”。外框架結(jié)構(gòu)由一個(gè)個(gè)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(fù)荷，再通過Low-e玻璃的使用，隔熱效果進(jìn)一步增強(qiáng)。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(duì)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(duì)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(yùn)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(jí)別的滿足環(huán)境要求的辦公樓。

對(duì)我國發(fā)展ZEB的幾點(diǎn)建議

借鑒日本等國家推進(jìn)ZEB發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的實(shí)踐[8]提出幾點(diǎn)建議：1）需要進(jìn)一步明確關(guān)于ZEB的定義。在我國的相關(guān)資料與報(bào)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(yùn)營的建筑。2）成立專門機(jī)構(gòu)組織實(shí)施，制定時(shí)間表和路線圖?？梢越梃b日本由政府委托多家一般社團(tuán)法人組成專門的“零能耗化推進(jìn)室”的經(jīng)驗(yàn)，組建推行ZEB的專門機(jī)構(gòu)。根據(jù)我國的國情制訂切實(shí)可行的實(shí)現(xiàn)ZEB的路線圖和時(shí)間表，使相關(guān)部門、企業(yè)和居民家庭有一個(gè)明確的努力方向和目標(biāo)。3）與綠色建筑的發(fā)展相結(jié)合，在綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中加強(qiáng)零能耗建筑方面的相應(yīng)條款。4）進(jìn)一步更新觀念，加大對(duì)ZEB的宣傳力度。政策上加強(qiáng)對(duì)先行先試企業(yè)的支持力度，擴(kuò)大示范項(xiàng)目的影響力。

結(jié)語

ZEB在爭議中迅速發(fā)展。國外的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)的嘗試證明ZEB的實(shí)現(xiàn)是可能的。雖然普及有待時(shí)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(jì)和使用各個(gè)方面做出努力，重視從“節(jié)能”到“創(chuàng)能”的觀念轉(zhuǎn)變，就會(huì)向著“零能耗、零排放”一步一步地邁進(jìn)。（本文作者：計(jì)永毅、郭霞 單位：北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院）