1 引言
建筑環境是人類活動產生影響的最顯著實例之一。從全球來看,建筑對我們的能源使用和環境污染都產生了實質性的影響。建筑消耗了我們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驚,達到3O億噸。此外,建筑對于污染物排放及環境破壞也難辭其咎:35-40%的溫室氣體排放量、3O-35%的固體廢物以及約20%的污水排放。
面對這一現狀,各國政府紛紛制定可持續建筑標準,旨在減少能源消耗和二
氧化碳排放。中國政府出臺了提高能源效率的宏偉目標。在國民經濟和社會發展第十一個五年計劃(2006 -2010)中,中國政府制定的目標是,每單位GDP能耗下降20%。其中,重點關注的一個領域便是,提高建筑物的能效。這樣,從全球角度來看,中國的建筑設計和建筑行業將不斷受益,設計師和建筑師可以跨越國界甚至大洲,開發新的建筑設計和技術以及對現有材料和技術的創新應用。本文以歐盟建筑行業現狀和已經實施或規劃的節能措施為背景,探討了建筑的可持續改造概念,并列舉出具體案例,介紹
硅酮結構性裝配技術具體如何促進歐盟商務和
公共建筑的可持續性改造。
2 中國與歐洲現狀對比
中國的建筑施工行業生機盎然,但同時面臨嚴峻挑戰。目前,中國現有建筑的樓層建筑總面積達400億平米。新建筑正以每年20億平米的驚人速度遞增,相當于每年建一個新的上海!未來I5年,樓層建筑面積將增加200億平米。根據世界銀行提供的信息,到2015年,全球一半的建筑工程將在中國進行。
其中,大部分都是大項目——10萬-15萬平米的商務樓和50萬平米以上的住宅群。世行還指出,2015年前,約一半的建筑工程(住宅和商務樓)將在2000年后開始建造。到2025年,中國建造的工程將相當于整個美國的建筑群量!現在,每年全球建造的新樓中國就占了近一半。這些都是利好消息,因為這意味著,在2015年之前中國現行的每一項新
建筑節能措施都將對全球能耗和二氧化碳排放產生巨大影響。好消息是,到2015年,中國一半的建筑都不滿15年;而壞消息是:這些新樓的能量標準都很低——中國每平米供熱和制冷的能源需求量是歐洲的四倍。
中國正加強開發可持續
建筑技術的力度。中國
綠色建筑委員會(ChinaGBC)于2008年3月31日成立,隸屬于中國住房和城鄉建設部(M0HURD)。未來幾年,主要的挑戰之一,除了制定更嚴格的
節能建筑法規外,還要改造現有建筑,滿足政府嚴格的氣候目標。
與歐洲的情況相比,至少在新建筑工程上,中國與之大相徑庭。在歐盟,建筑量為1.6億(相當于210億平米),現有建筑的更換率非常慢,目前,在主要的歐洲國家,新樓的建造率低于2%/年。就整個歐盟而言,新樓的年建造率為1%,毀壞率約0.5%,翻新率為1.8%左右。
以上這些數字可以說,把構建一個真正的節能建筑環境的希望推后了1個世紀,而如果我們的
節能環保僅僅針對新建筑,那這恐J洎要延后近兩個世紀了。所以,我們的重點應放在改造現有建筑上。目前,在歐洲,每年改造的建筑數量超過新建筑的數量。改造率遞增意味著,需要改進技術和工藝來滿足市場的需求。通過改善外墻
絕緣性能并安裝現代的
高性能中空玻璃窗戶來提高建筑的熱性能是一個很好的出發點,不過,要實現總的可持續改造目標還需要綜合考慮環境、社會、文化、經濟和體制等各方面因素。“可持續改造”一詞便是在這樣的背景下應運而生的。
3 法制環境給歐洲建筑行業帶來挑戰
歐盟建筑能效指令(EPBD)2O02年通過,2003年正式生效,各歐盟成員國必須最晚于2006年1月4日實施。它是對歐盟建筑領域的能源使用和能源效率產生影響的主要法律工具。該指令中的規定涵蓋新老建筑,要求全部刃個歐盟國家及挪威和瑞士定期更新自己國家的建筑法規。大部分提高建筑能效的活動都與降低溫室氣體減排成本相關(包括住宅和商務樓);其實就是消除這部分成本(考慮建筑整個壽命的節能量)。這并不令人意外,所以,EPBD是歐盟能源策略的中心,有以下幾大主要目標:
·根據總體能效,協調能源計算方法
·設定新建筑和大型翻新建筑的最低能源要求
·需要一個針對新老建筑修建、銷售和租賃的強制性能源認證證書,該證書的年限不得超過十年,并由獨立、有資格的專家進行認證。除了要詳細說明建筑的當前能源效率水平外,該證書還必須包含在確保成本效益的情況下改進能效的建議。同時,能效證書還應在公共建筑物內可見。
·要求必須進行鍋爐/供熱和制冷空調檢查
該指令中闡述了四個主要部分,其一便是有關現有建筑能源證書的介紹。根據指令規定,各成員國可自行決定是否將該能源證書與經濟政策工具結合使用,或僅用于傳達信、氪。早在2002指令實施期間,一些不足之處便顯現出來,亟待改進。歐洲委員會在其2006行動計劃中也提出同樣觀點,認為改進是首要任務之一。在經過漫長的磋商后,2008年11月,該委員會提出重新編制該指令,2009年11月17日,有關EPBD重新編制的行政協議達成。如08年11月委員會通訊部所述,建筑物具有巨大的高成本效益節能潛力(估計約為30%), “這個目標如果實現,2020年,歐盟國家所消耗的終端能源將不到11%。”誠然,只有竭盡全力,這一節能規模才能得以實現。
EPBD重編的主要目的是彌補之前2002指令的不足,涵蓋了以下要求:
·到2020年12月31日,歐盟的新建筑將基本達到零能源消耗,并且能源絕大部分來自可再生資源。
·擁有或占有新造建筑的公共管理機構應起到示范作用,2018年12月31日前搬入“近零能耗建筑”。
·對現有建筑沒有具體的目標,但成員國應以公共管理機構為榜樣,制定相關政策并采取措施,如鼓勵將改造建筑轉為低能耗建筑,并通過相應的國家計劃告知委員會。
·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”指建筑物的外觀翻修率超過25%或改造總成本高于建筑物本身價值的20%)。
·規定了建筑組成部分(如墻、房頂、窗戶等)的最低要求,并且在這些組威部分更換時也應符合這些要求。
·加強審查、執行和守規督查的內容和職能對于眾多成員國而言,每五年更新一次的要求意味著他們要在2010或
2011年再次修改他們的建筑法規。基于對建筑節能的社會和經濟影響的認識,建筑行業充分意識到如今自己所肩負的重大責任。2007年3月,歐洲
理事會明確設定了2020年目標:總能耗降低20%;溫室氣體排放降低20%,低于1990減排目標(即20-20-20目標)。因此,建筑行業任務艱巨:在2020年減少165Mtoe(百萬噸油當量)能耗以及通過采用
可再生能源減少50Mtoe的能耗。這一挑戰的本質顯而易見,這些數字相當于2004年西班牙、葡萄牙、希臘和愛爾蘭的能耗總和!
隨著對現有建筑能效關注度的日益提升,這些新規定應通過各種相關的融資模型和技術解決方案推動改造高潮的到來。“可持續改造”這一術語越來越頻繁地為歐盟國家所使用。
4 可持續改造
“可持續改造”可指從環保角度提高建筑環境質量,與相關方(用戶)的需求緊密關聯,主要是提高舒適度、降低使用成本和維護建筑物(能源經濟性、水資源消耗降低、優化利用原料)。目標是實現:
·“更健康”的建筑,減少故障時間
·生存或使用條件改進
·基于居住者當前和未來的需求,提高總體建筑概念及其各部分的靈活性很顯然,可持續改造的關鍵要素是強調改造,而非毀壞現有建筑;強調減少能耗和相關的建筑運行費用;強調增加環保材料和可再生能源的使用;以及強調經濟型的創新規劃、建筑和措施。
可持續改造的概念最初主要應用于住宅樓房,現在則越來越多地用于商務樓,特別是公共建筑上。在歐盟,擁有建筑房屋的公共管理機構要求在樓房改造工程中發揮示范帶頭作用。
公共建筑可持續改造的預期結果是:
·節能;
·舒適度提高;
·健康的工作環境;
·建筑壽命周期延長;
·挖掘經濟效益;
·環保
可持續翻新必須與未來各種因素相符:
·社會因素(協作、公共意識和教育、社會安全等);
·生態因素(生態
建筑材料、能量、廢物、噪音、土地使用、健康和空氣質量等)
·經濟因素(具有成本效益的價格、公正的價格和良好的服務、可靠節能等)
·文化因素(文化遺產、行為準則等);
·結構特征因素(舒適度、美觀性、裝飾、環境、建筑目的、內飾等);
·技術因素(創新的
采暖通風與空調技術、
節能技術等)。
如前面所述,可持續的建筑不僅僅是節能,但節能是其中最重要的衡量標準,它可以應對當前的三大問題:環境破壞、氣候變化和能源安全。現有建筑中使用的能源易于度量,它們呈現的特`點是,建筑使用期間有大量能耗產生,其中運行能耗占J總能耗的8O%以上。降低運行能耗是首要任務,因為“大多數可持續能源是節約能源”。能源本身并不具各特殊意義,而是一個滿足需求的方法。用戶需要的是通過能源實現的服務,比如舒適性、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環境影響,是一個巨大的建筑挑戰,也是魚和熊掌兼得的雙贏局面。所以,影響運行能耗的材料選擇非常重要,但其對建筑設計、建造和破壞中能耗的影響不大。因此,設計可持續性建筑的兩個主要目標是,降低運行能耗和減少建筑物使用周期成本。要實現這兩個目標,首先要提高建筑
圍護結構的性能,以降低能源需求,建筑圍護結構的壽命一般為50-100 年。根據常識,我們一般應重視建筑圍護結構的
氣密性、
保溫性(特別是窗戶的質量),并要防止“
熱橋”效應。其次,要減少能源消耗,如,采用節能裝置或增加自然
采光。這兩點都實現后,就需要積極利用可再生能源了,因為這些建筑系統的壽命一般為10-25年。當然,該方法還要考慮經濟效益,因為用一個超出需求的可再生
能源系統來彌補設計低劣的建筑圍護結構或低效的裝置所耗費的成本更大。
5 硅酮結構性裝配及其對可持續性改造的作用
硅酮結構性裝配可定義為一種采用專
門的高
強度、高性能
硅酮密封膠將玻璃或其它幕
墻板片與建筑物的結構
框架粘結起來的系統。這種建筑結構用硅酮結構性裝配技術替代了傳統的機械安裝裝配,具有可持續性,且將環境、社會、經濟和設計質量方面的因素考慮其中。
硅酮
結構玻璃裝配為發揮創意、自由設計提供了廣闊的空間,并可降低建筑的使用周期成本,提高幕墻的熱性能和
隔音效果。玻璃與支撐性
金屬框架間的
彈性硅酮膠提供熱斷橋效果,最大化
氣密性,并有利于振動退耦和阻尼,從而可實現更高的能效和更好的隔音效果。硅酮可抵擋環境造成的子讓
降解，具備比有機物質更高的
耐久性和更長的是有壽命。使用壽命長意味著使用周期成本低。
通過熱模型評估,反復證明硅酮結構裝配相對于機械安裝而言,對幕墻的熱性能具有積極的影響。同樣,毋庸置疑的是,
中空玻璃也有助于提高幕墻的整體熱性能。
暖邊間
隔條,如采用硅酮泡沫材料的這類間隔條,以及用
惰性氣體填充
中空玻璃,都能提高幕墻的性能。
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