許佳興,黃夢婷,焦兆利,卿 俊,邊芷菱,賀 松,任雨潔,雷金富
(宜賓學院國際應用技術學部,四川 宜賓 644000)
近年來,為貫徹國務院關于做好城鎮危舊房改造的有關精神,在舊房改造中融入節能減排優化設計有利于可持續發展,同時也符合生態環保、綠色文明城市的基本要求。四川省各地市開展了大量工作,但僅僅對建筑外觀進行改造,無法滿足新時代人民群眾對住宅節能環保性及室內舒適性的要求,如何低成本、高效率完成舊房節能改造變為迫待解決的問題。
節能環保,滿足可持續發展要求。建筑節能改造工程,是指在分析建筑所處外部環境的前提下,通過改變布局形式、圍護結構、圍護材料使建筑充分利用自然能源,以達到節能的目的。從安全性來看,這些原有建筑結構框架穩定,仍有使用價值,若僅因不能達到節能的目的而拆除,會造成很大的資源浪費,加之過去的建材大都是非循環利用材料,拆除時會產生的大量廢棄物,給環境也會帶來不利影響。
低成本、高回報。從經濟角度看,改造老建筑與重新修筑新建筑相比,前者耗費少很多;選擇節能改造舊房來提升住宅舒適性,可減少政府或民眾的經濟壓力,提升人們生活質量的同時,也使得房地產行業能良性有序地發展。舊房節能改造的經濟支出大約占新建建筑造價的5%,而節能效果卻可達20%~40%。以某高校的一棟辦公樓為例,通過節能分析可得到:舊辦公樓的能源消耗約165 000 kW·h/年,經節能改造其能源消耗約100 000 kW·h/年。節能改造效率在50%~65%之間,年節約50 000~65 000 kW·h 的能源,以1.0 元/kW·h 計算,年節約量約合人民幣5 萬~6.5 萬元。改造成本位于50 萬~140 萬元之間。其中,最低造價改造方案節能效率為50%,改造成本約為50 萬元,符合中國節能標準。
節能改造的意識不強。改革開放以來,中國建成了大量的居住建筑,建筑用材大都是黏土磚和鋼筋水泥[1],這些材料的使用壽命很長,但建筑圍護結構熱工性能卻不能滿足節能的要求。雖然國家大力提倡可持續建筑,提倡舊房改造,但房主對建筑節能改造卻不太熱衷,一方面由于滿足于當前現狀不愿意投入改造費用,另一方面對改造后的節能效果并不看好。
缺乏成熟的建筑節能改造技術。建筑節能改造工程的順利實施不能只考慮改造者的單方面認識,需要依靠成熟的節能改造技術,綜合考慮影響建筑節能的因素,針對性地進行改造以達到節能的目的。由于中國建筑節能改造處于初步發展階段,現有的許多技術無法滿足建筑節能改造的要求。
缺少專業的改造工人。在中國建筑業中,大多都是農民工出身,建筑工人的文化水平不高[2],而且承擔著巨大的家庭經濟壓力,而作為新興產業的建筑節能改造工程,工作業務較小,對工人的吸引力不高,導致具有相應節能改造工程資質的工人匱乏。
1973 年,由石油輸出國對西方發達國家的不滿,開始了石油禁運并爆發了一場能源危機,眾多以油氣為軟肋的國家遭受沉重打擊,英國便對節能優化方面展開了一系列研究,其主要出發點就是在于減少能量的消耗。隨著節能減排工作顯現成效,大大節約了開支,現在英國所要求的每平方外墻所傳遞的能量為0.3 W,比原規定值足足降低了1/3(原規定每平方外墻所傳遞的能量為0.45 W)。英國幾乎是供暖期不斷,建筑能耗約占整個建筑壽命期能耗的43%,為了使建筑內獲得更理想的供暖效果及更有利于供暖系統的水循環,采用的全都是雙管形式[3]。此外,英國相關學者對被動式太陽房也有相當多的研究,所謂的被動式太陽房也就是采用大量的現代先進技術、新型的建筑材料以及高科技的建筑設備,利用自然資源自主獲取和儲能,使房屋實現能夠自動調節室內空氣溫度及濕度[4]。Ossway passivhaus 是獲得國家認證的首棟被動式房屋,不但夏天涼爽,而且在冬季無需外界提供能耗,利用新建材和設備讓室內環境舒適[5]。
能源危機除了給歐洲國家帶來很大的沖擊外,美國作為依賴于石油輸入的國家也遭到能源缺乏的很大困擾。美國政府在世界第一次能源危機爆發后10 年內,制定了相關規范約束能源的不規范開采及使用,美國政府規定1985 年后執行新標準,在建筑的保溫隔熱問題方面有一定改善和引導作用。1986 年又在原標準基礎上結合改革情況再次進行了規范文本的修訂,將建筑進行了分類,并根據建筑類別制定了較為詳細的節能標準[6]。當前,同許多先進發達國家一樣,美國非常重視光電轉換,充分利用光能,將其轉換為有效的能源并提供給城市用電[7]。美國學者將光電能源轉化的設計與建筑及結構進行同時設計、施工和運行,已達到一體化的水平,使建筑具備良好的整體性,這種設計方案和思路得到國內不少節能研究者的認同,并已被推廣至國外[8]。
日本領土面積小且資源極度匱乏,而對能源的消耗量很大,長久以來日本民眾非常具備節儉意識,其能源的利用率高達某些發達國家的2 倍。日本學者認為建筑節能的好壞直接影響到人類生存環境,作為建筑設計師,在保證建筑的安全性和功能性的前提下,還應在設計時多維地考慮如何降低建筑的修建能耗及使用能耗。
中國的建筑節能工作晚于西方國家,興起于20 世紀80年代,政府制定了相關節能規范和標準:例如,JGJ 24—1986《民用建筑熱工設計規程》(1986-07 開始實施,2013-10 廢止)。目前住建和城鄉建設部以及各省市的質量技術監督局、住房和城鄉建設廳等職能部門又推出了一系列的建筑節能標準:例如,16J908—607《建筑節能門窗》(2016-06 開始實施,現行)、16J908—7《既有建筑節能改造》(2016-09 開始實施,現行)。在國家的積極倡導和相關政策的指引下,中國在建筑行業的節能目標也有大幅度的提高。
政府應該制定建筑節能相關法律,讓節能改造工程做到有法律依據為準繩,規范并明確改造的各項消費,讓房主對改造費用放心;其次應該定期宣傳成功改造的建筑工程項目,讓房主對節能改造充滿信心;最后國家要繼續宣傳可持續發展和綠色建筑,以便于建筑節能改造工程的推廣。
將BIM(建筑信息化模型)技術與建筑節能改造相結合,運用BIM 技術建立建筑節能改造信息模型,模擬不同布局形式、圍護結構、圍護材料等條件下建筑舒適度和能耗情況,分析影響建筑節能改造效果的主要條件參數,建立基于BIM技術的建筑節能改造模型。
為解決建筑節能市場人才匱乏的問題,要組織專業培訓,以提高建筑工人的施工技術,使建筑節能改造工程順利完成,改造完成的建筑又將推動市場前行,形成良性循環。
建筑節能改造工程作為踐行可持續建筑的代表具有節能環保、低投入、高回報的特點。在完善相關法規,解決好市民思想問題,完善行業技術的基礎上,建筑節能改造工程必然成為城市老城區發展的重點方向,舊城改造已成為必然趨勢,未來建筑節能改造工程將占據中國綠色建筑市場的主要地位。