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我国的建筑可分为工业建筑、农村居住建筑和城镇民用建筑三大类。本文讨论城乡民用建筑的能耗问题。广义上的建筑能耗包括建筑运行使用能耗、建材生产与建筑建造过程的能耗,各类能耗的节能重点和技术措施不同,本文讨论建筑运行使用能耗及相关节能问题。
一、我国的建筑能耗现状及趋势
我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。其中,北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6亿吨标煤/年,占我国2004年煤产量的11.4%;建筑用电和其它类型的建筑用能(炊事、照明、家电、生活热水等)折合为电力,总计约为5500亿度/年,占全国社会终端电耗的27%~29%。
我国城乡民用建筑总面积约为400亿m2,能源消耗状况可分5类进行分析(见表1)。
表1我国建筑能源消耗现状
建筑类型 |
能耗用途 |
面积
(亿m2) |
年能耗状况
(每年) |
单位面积能耗
(每m2•年) |
农村居住建筑 |
农村生活用能
(不包括非商品能) |
240 |
0.3亿吨标煤
(折合890亿度电)
和900亿度电 |
(折合电)
7.5度 |
城镇民用建筑 |
北方城镇采暖 |
65 |
1.3亿吨标煤
(折合3700亿度电) |
(折合电)
57度 |
城镇建筑
(非采暖) |
住宅用电 |
100 |
2000亿度电 |
10~30度 |
一般公共建筑 |
55 |
1600亿度电 |
20~60度 |
大型公共建筑 |
5 |
1000亿度电 |
70~300度 |
总 计 |
160 |
4600亿度电 |
29度 |
总 计 |
400 |
1.6亿吨标煤
(折合4600亿度电)
和5500亿度电 |
25度(或9千克标煤) |
1、北方城镇采暖能耗
我国北方城镇采暖能耗为建筑能源消耗的最大组成部分。单位面积采暖平均能耗为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的2~4倍。能耗高的主要原因有3个。一是围护结构*保温不良。外墙平均的保温水平为北欧等同纬度发达地区的1/2~1/4,使得冬季采暖需要热量较之高出2~3倍。二是供热系统效率不高,各输配环节热量损失严重。三是热源效率不高。热源目前的平均节能潜力在15%~20%。
2、大型公共建筑能耗
大型公共建筑指单体面积超过2万m2并采用中央空调的公共建筑。其用能设备包括空调、照明、办公设备、电梯等多个系统。我国大型公共建筑的单位面积耗电量为住宅的10~20倍,是建筑能源消耗的高密度领域。尽管该类建筑目前的用电水平与欧美发达国家相当,但调查结果表明,这类建筑能源浪费现象仍较严重,有很大的节能潜力。
随着我国城市建设的发展,大型公共建筑的增长速度非常快,占新建建筑总面积的比例也越来越大。以北京为例,大型公共建筑的面积到2008年将达到目前总量的两倍,由于其用电密度高,因此,将导致民用建筑用电量的急剧增加。
3、住宅与一般公共建筑的非采暖能耗
除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活热水、家电、空调等,用电总量约占我国全年供电量的10%。除采暖外的一般公共建筑能耗包括照明、空调和办公室电器等,用电总量约占我国[FS:PAGE]全年供电量的8%。目前这两类建筑的能耗水平低于发达国家,这主要是由于建筑提供的服务水平不高。大部分学校、军队营房、一般办公建筑的主要用电设备仅为灯具;而城镇住宅中热环境和生活热水使用水平均低于发达国家。
随着人民生活水平的提高,住宅和一般公共建筑内用户提出了更高建筑服务水平和生活质量的要求。住宅和一般公共建筑中电器使用数量将增长,高档住宅和豪华装修的一般办公建筑比例将提高,从而造成住宅和一般公共建筑能耗的成倍增长。
4、农村生活能耗
我国农村建筑面积约为240亿m2,总耗电约900亿度/年,生活用标准煤0.3亿吨/年。需要指出的是,我国农村目前大量使用薪柴、秸秆等非商品能源来满足炊事、取暖等生活基本需求,但能源利用效率很低;由于价格原因,煤炭、电力等商品能源在农村目前的使用量并不高,但出现了陆续取代薪柴、秸秆等初级生物质能源的趋势。如果农村的非商品能源完全被常规商品能源所替代,我国建筑总能耗将增加一倍。
5、长江流域采暖需求
我国长江流域以往的建筑设计都没有考虑采暖,大多数建筑冬、夏期间的室内热环境很差。随着经济发展和长江流域人民生活水平提高,目前夏季空调已广泛普及,而建设采暖系统、改善冬季室内热环境的要求也日趋增长。
预计到2020年,长江地区将有50亿m2左右的建筑面积需要采暖。如果该地区采用北方集中供热的采暖模式,预计每年除用电外还将新增采暖煤1亿吨标煤左右,接近目前我国北方建筑每年的采暖能耗总和。这将带来严重的能源负担,不仅会影响长江流域城市建设和能源供应,还会加剧我国能源供应紧缺的状况。
综上所述,我国建筑能耗状况可以概括为:北方建筑采暖能耗高、占能耗总量大,应为建筑节能的重点;住宅与一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处在较低水平,但目前呈增长趋势;大型公共建筑能耗浪费严重,节能潜力大,并且新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势;农村建筑能耗低,且非商品能源仍占主要部分,但目前有被商品能源替代的趋势,需引起足够重视;长江流域采暖需求增长旺盛,必须找到有效的解决方案,否则将带来沉重的能源负担。
二、我国建筑能耗发展对策
到2020年,全国城市生活人口将达到56%以上,第三产业占GDP的比例有可能超过45%。相应的建筑物和设施也将成倍增加,建筑能耗的大幅度增加将不可避免。预计2020年前,我国每年城镇竣工建筑面积的总量将持续保持在10亿m2左右,15年间新增城镇民用建筑面积总量将为150亿m2。另外,包括长江流域已有部分建筑在内,到2020年我国将新增约110亿m2以上需要采暖的民用建筑。
我国能源供给和经济发展必须考虑新增建筑所需的能源供给问题。如果我国不采取有效的建筑节能措施,按照目前的建筑能耗状况,到2020年我国建筑能耗将比2004年增加2.5亿吨/年标煤和耗电5800~6300亿度/年,总计折合电力约1.3万亿度,新增量相当于目前建筑总能耗的1.3倍。
根据发达国家经验,随着城市发展,建筑运行能耗将达到社会能源消耗的1/3左右。我国人口众多,倘若人均建筑能耗接近发达国家的人均水平,需要消耗全球目前能耗总量的1/4来满足中国建筑的用能要求。这显然是不可能的。然而,近年来一些实际案例却表明我国正在向这一方向发展。因此,必须高度重视建筑能耗问题,积极探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径,在满足社会发展和人民生活水平不断提高的前提下,大幅度降低建筑能耗水平,实现城市建设的可持续发展。在满足对建筑物数量和服务质量的需求不断增长的同时,减缓建筑能耗的增长速度,将对我国经济和社会的长期可持续发展有重要的战略意义。
如果全[FS:PAGE]面开展建筑节能工作,有可能在保证城乡建设飞速发展的同时不产生建筑能耗的过大增长。这些措施主要有:
Ø提高北方新建建筑的保温水平以降低建筑需热量,提高集中供热系统效率,使采暖建筑面积增加一倍,而采暖总能耗不增加;
Ø对长江流域建筑,发展热泵采暖空调方式,将一般建筑采暖空调能耗控制在18kWh/m2•年之内;
Ø对住宅和一般公共建筑,推广节能灯具、高效电器和新的节能型生活热水制备方式,提倡各种行为节能措施,使建筑能耗水平降低25%~35%;
Ø对大型公共建筑,通过技术创新使新建建筑能耗降到目前水平的50%以下,通过改进运行管理和对关键设备的改造使既有建筑能耗降低30%;
Ø在农村,大力提倡和推广可再生能源利用,解决炊事、取暖和生活热水等问题,而不实行由初级的非商品能源向常规商品能源的转换。
全面落实推广上述各项措施,可以使我国到2020年在总建筑面积增加150亿m2和人民生活水平显著提高的情况下,北方建筑采暖能耗不增加,全国建筑能耗仅增加电力2300亿度/年。相比于不采取节能措施的发展预测,每年可节约2.5亿吨标煤(相当于我国2004年煤产量的18.6%),节约建筑用电3500亿度(相当于新建4个三峡电站的年发电量)。
三、当前建筑节能的重要问题
目前我国开始全面重视建筑节能工作。各地政府和机构提出许多建筑节能措施,投入了许多资源用于建筑节能事业。我们认为,需要研究建筑节能的突破点,优化配置有限资源,进而推动我国建筑节能事业取得重大进展。以下8个方面是当前建筑节能的重要问题。
1、走出集中供热分户计量改革的困境
我国目前采用的集中供热系统是按照面积收费,无法从市场机制推动北方建筑保温工作。近十年来中央政府提出供热计量改革,改变面积收费的方式,实行“分户计量,按热量收费”。改革的目的一是促进建筑保温,二是鼓励行为节能。
遗憾的是,采暖计量收费改革一直未能得以大范围推广。除体制和机制的问题外,主要原因是我国城镇居民居住模式多为整体式公寓型建筑,管网变更、分户墙传热、端头住户的热量分担等系列问题难以解决。计量收费改革不到位,而集中供热节能的各项工作又都基于这一改革而设计,这就直接导致各项与北方城镇住宅节能相关的工作不能按照市场机制的规律落实和实施。
我们认为,采用热量分楼计量收费(对每座建筑的用热总量进行计量并据其收费,楼内各户按面积分摊),可以大大简化计量工作,分户墙传热等各种问题也可迎刃而解,且同样可激励新建建筑采用保温措施和推进既有建筑的节能改造。同时,推行“供水温度分楼可调”新技术,采用混水或换热的方式调节每座建筑入口的供水温度,在建筑内实行“大流量、小温差、低水温”供热方式,在室外管网实行“小流量、大温差、高水温”的循环方式。这可以大幅度降低集中供热系统的热损失,从而显著降低我国北方地区集中供热能耗。
2、长江流域不宜发展大规模集中供热或热电冷三联供
为满足长江流域城市改善居住环境的需求,目前有不少大型热电联产集中供热项目和热电冷三联供项目在建设或筹建中。而实际上这一地区并不适宜建设这样的项目。
目前在长江流域建设大型热电联产集中供热和热电冷三联供项目,无论是以燃煤还是以燃气为动力,都存在很多的能耗不合理问题。热电联产电厂纯发电运行时效率很低,煤耗高达480克标煤/度(我国平均发电煤耗为350克标煤/度);长江流域全年大部分时间没有热负荷,按照纯发电模式,造成巨大的能源浪费。若使用热电冷三联供,夏季的制冷效率仅为普通电制冷效率[FS:PAGE]的20%左右;由于需要采用集中供冷,要依靠大型循环管网输送冷水,导致循环水泵电耗增加。
长江流域的特点是冬季短,外温并不很低;夏季长,普遍需要空调;有一到两个月的梅雨期,需要除湿;地表水资源丰富,可利用其热量或冷量。在这种气候与自然条件下,应该发展各种热泵方式,系统解决采暖和空调需求。同时另外发展一套夏季和梅雨季可使用的除湿系统。这样的系统,以电力为动力,可以获得很高的能源利用率,应该是长江流域地区重点发展的建筑环境控制方式。
3、科学规划南方地区建筑节能工作
我国南方地区开始重视建筑节能,主要是依据北方的经验,置重点于改善围护结构的保温。但在夏热冬暖地区,夏季空调期室内外空气温差一般在5~10ºC之间,通过外墙进入室内的热量并不多。在这些地区,外墙的传热系数低于1.2w/m2•K后,再进一步增加保温,对节能的贡献已微乎其微。
针对南方的气候条件,应推广更为科学合理的节能措施。如推广各种遮阳措施以减少太阳辐射得热;加强各种自然通风手段,通过自然通风缩短空调运行时间;开发和推广除湿装置,降低室内湿度,适当提高室内空调温度等,都可以产生更大的节能效果。
南方许多地区陆续制定了建筑节能50%的规划。实际上,目前南方住宅的单位面积总能耗仅为10~30度电/m2ž年,与发达国家相比已属低水平。且该地区的空调主要是排除室内发热量、除湿以及消除太阳辐射的影响,不可能通过改善外墙外窗的保温来实现50%的节能目标。建议根据实际情况,合理制定建筑能耗应控制的具体指标。
4、探讨社会主义新农村的可持续发展的能源消耗模式
党中央提出了“建设社会主义新农村”的重大战略决策。新农村的硬件建设模式,是目前需要加紧研究和规划的重大问题。如果简单照搬目前的城镇建设模式,完全依靠常规商品能源解决农村建筑的能源供应,将使我国建筑能耗增加近一倍,给我国能源供应和经济发展带来巨大问题。
我国农村的特点是:土地资源相对充足,建筑容积率低;秸秆、薪柴等生物质能源丰富;农业需要大量的有机肥,生物质能源的生成物可被充分利用。在这种情况下,社会主义新农村的能源供应方式应以可再生能源为主,按照循环经济方式,发展沼气、生物质的高温热解制气、太阳能光热和光电应用以及风力发电。
我国当前已把发展可再生能源作为今后解决能源问题的重点之一。相比于建筑密集的城市,农村空间开阔,煤炭、电力等商品能源输送成本又高于城市,因此发展可再生能源替代常规商品能源的经济效益和可操作性也远高于城市。若能制定适当的政策,把国家和地方政府发展可再生能源的各种补贴和政策全面推广到广大农村,既符合建设社会主义新农村的方向,又会大大降低农村建设和发展给城市带来的能源压力,促进城乡建设的健康、协调发展。因此,充分利用建设社会主义新农村的大好形势,走出一条基于可再生能源的农村建筑能源供应的新路,是完全可能的。
5、正确看待太阳能建筑和“零能耗”建筑
目前不少城市正在计划大力推广利用太阳能采暖空调、发电,开发“零能耗建筑”。实际上,根据目前的技术与经济状况,这种太阳能建筑和零能耗建筑还远未达到大规模工程推广所要求的经济性。如果把这些资金投入到建筑围护结构的改造和采暖空调系统的改造上,则可使更多的建筑得到改善,获得更好的节能效果。
根据我国的实际情况,在城市发展太阳能利用的最佳方式是利用太阳能解决生活热水供应。我国城镇家庭目前的生活热水供应率仅为67%,人均用热水量远低于发达国家。生活水平的进一步提高将引起生活热水消耗量的大幅度提高,将导致城市建筑能[FS:PAGE]耗增加近10%。全面开发各种太阳能热水系统,直接使我国城市居民生活热水进入太阳能时代,将是城市太阳能利用可操作性最强、最具经济性的工作。
6、正确对待建筑热电冷三联供、集中供冷等所谓“节能技术”
建筑热电冷三联供(简称BCHP)、住宅建筑的大规模集中供冷等,在一些地区正在被作为建筑节能主要措施而大力推广。但是,这些方式在目前的技术水平下实际上并不节能。除个别特殊场合外,这些方式的能耗往往高于常规方式。
BCHP采用天然气发电,再利用其余热为建筑物提供各种冷热量。目前适于建筑中使用的各类天然气发动机的发电效率比大型天然气联合循环电厂的发电效率低15~20%。当需要用余热制冷时,整体的能源利用率反而会低于“直接电制冷+大型燃气电厂”模式。只有当常年有热需求(如大型室内游泳池)时,BCHP系统同时提供电力和热力,其能源利用率和经济性才会优于天然气锅炉。
由于调节和计量问题,住宅的集中供冷也远比目前的房间空调器费能。把冷量从机房输送到末端的电耗较高,使得大型冷冻机高能效比的优点无法体现出来;而大型管网调节和冷量计量收费等方面的问题,使其在无法与房间空调器抗衡。目前我国住宅房间空调器平均每夏季耗电不到8kWh/m2,而采用集中供冷,仅循环水泵电耗就有可能达到每个夏季5kWh/m2;加上制冷机耗电,不可能实现任何“节能”。
7、发展和推广低能耗大型公共建筑技术
尽管我国大型公共建筑不足城镇建筑总面积的4%,但能耗却占了20%以上。根据调查,大型公共建筑具有很大的节能潜力,综合采取各项建筑节能技术措施,可以其用电量降低20%~50%。这些技术措施包括:尽可能用水循环替代空气循环输送冷热量;采用新的水系统循环方式,减少各类调节用水阀,使用变频水泵充当调节手段;采用各类热回收装置,回收排风能量;发展新的温度湿度独立控制的空调方式;改善系统运行调节和管理。
根据我国大型公共建筑的特点,发展出一套解决中国实际问题的低能耗大型公共建筑技术,可大大缓解由于目前城市建设中大型公共建筑比例的增长将造成的城市电力供应紧张状况。与此同时,也有可能使我国在这一领域的技术水平实现跨越式发展,迈入国际前列。
8、建立我国的建筑能耗统计平台
有效的建筑能耗统计平台可以给出我国的建筑物所消耗终端能源的具体数据,定量描述我国建筑能耗的具体特点(如发展变化趋势、不同功能建筑耗能的特点、不同地域建筑耗能、建筑内不同终端用能特点等),是建筑节能工作的重要基础。目前我国还没有规划建设这一平台,直接后果是建筑节能工作一直带来很大的盲目性,甚至误导工作方向和重点。尽快搭建我国建筑能耗统计平台,并且使其有效运行,是一项有深远战略意义的基础性工作。
四、结论
我们认为,随着经济进一步发展、城市化进程加快、第三产业比例增大和人民生活水平显著提高,我国建筑能耗有可能增长迅速。若不采取有效的节能措施,到2020年建筑能耗将比2005年翻一番以上。
当前我国开展建筑节能的工作重点应为:在农村大力提倡和推广可再生能源利用;北方建筑改善建筑保温、采取新型集中供热系统,大幅度降低采暖能耗;长江流域发展热泵采暖空调方式;在住宅和一般公共建筑中推广节能灯具和电器的使用,并提倡行为节能;大型公共建筑采用有效节能技术以提高能源利用效率。
按照建设资源节约、环境友好型社会的战略要求,建筑节能已经得到了从中央到地方的高度重视。通过各部门的协调配合,探索出一条在满足社会发展和人民生活水平不断提高的前提下,大幅度降低建筑能耗的道路,将为我国经济与社会全面、协调、可持[FS:PAGE]续的科学发展做出重大贡献。( 责任编辑:管理员 ) |
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