1 引言
建筑環(huán)境是人類活動(dòng)產(chǎn)生影響的最顯著實(shí)例之一。從全球來看,建筑對我們的能源使用和環(huán)境污染都產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)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(dá)到3O億噸。此外,建筑對于污染物排放及環(huán)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(xiàn)狀,各國政府紛紛制定可持續(xù)建筑標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)。在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年計(jì)劃(2006 -2010)中,中國政府制定的目標(biāo)是,每單位GDP能耗下降20%。其中,重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)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(shè)計(jì)和建筑行業(yè)將不斷受益,設(shè)計(jì)師和建筑師可以跨越國界甚至大洲,開發(fā)新的建筑設(shè)計(jì)和技術(shù)以及對現(xiàn)有材料和技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。本文以歐盟建筑行業(yè)現(xiàn)狀和已經(jīng)實(shí)施或規(guī)劃的節(jié)能措施為背景,探討了建筑的可持續(xù)改造概念,并列舉出具體案例,介紹
硅酮結(jié)構(gòu)性裝配技術(shù)具體如何促進(jìn)歐盟商務(wù)和
公共建筑的可持續(xù)性改造。
2 中國與歐洲現(xiàn)狀對比
中國的建筑施工行業(yè)生機(jī)盎然,但同時(shí)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前,中國現(xiàn)有建筑的樓層建筑總面積達(dá)400億平米。新建筑正以每年20億平米的驚人速度遞增,相當(dāng)于每年建一個(gè)新的上海!未來I5年,樓層建筑面積將增加200億平米。根據(jù)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(jìn)行。
其中,大部分都是大項(xiàng)目——10萬-15萬平米的商務(wù)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(wù)樓)將在2000年后開始建造。到2025年,中國建造的工程將相當(dāng)于整個(gè)美國的建筑群量!現(xiàn)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?yàn)檫@意味著,在2015年之前中國現(xiàn)行的每一項(xiàng)新
建筑節(jié)能措施都將對全球能耗和二氧化碳排放產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)開發(fā)可持續(xù)
建筑技術(shù)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(xiāng)建設(shè)部(M0HURD)。未來幾年,主要的挑戰(zhàn)之一,除了制定更嚴(yán)格的
節(jié)能建筑法規(guī)外,還要改造現(xiàn)有建筑,滿足政府嚴(yán)格的氣候目標(biāo)。
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(dāng)于210億平米),現(xiàn)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(gè)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(shù)字可以說,把構(gòu)建一個(gè)真正的節(jié)能建筑環(huán)境的希望推后了1個(gè)世紀(jì),而如果我們的
節(jié)能環(huán)保僅僅針對新建筑,那這恐J洎要延后近兩個(gè)世紀(jì)了。所以,我們的重點(diǎn)應(yīng)放在改造現(xiàn)有建筑上。目前,在歐洲,每年改造的建筑數(shù)量超過新建筑的數(shù)量。改造率遞增意味著,需要改進(jìn)技術(shù)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(xiàn)代的
高性能中空玻璃窗戶來提高建筑的熱性能是一個(gè)很好的出發(fā)點(diǎn),不過,要實(shí)現(xiàn)總的可持續(xù)改造目標(biāo)還需要綜合考慮環(huán)境、社會、文化、經(jīng)濟(jì)和體制等各方面因素。“可持續(xù)改造”一詞便是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。
3 法制環(huán)境給歐洲建筑行業(yè)帶來挑戰(zhàn)
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(shí)施。它是對歐盟建筑領(lǐng)域的能源使用和能源效率產(chǎn)生影響的主要法律工具。該指令中的規(guī)定涵蓋新老建筑,要求全部刃個(gè)歐盟國家及挪威和瑞士定期更新自己國家的建筑法規(guī)。大部分提高建筑能效的活動(dòng)都與降低溫室氣體減排成本相關(guān)(包括住宅和商務(wù)樓);其實(shí)就是消除這部分成本(考慮建筑整個(gè)壽命的節(jié)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(biāo):
·根據(jù)總體能效,協(xié)調(diào)能源計(jì)算方法
·設(shè)定新建筑和大型翻新建筑的最低能源要求
·需要一個(gè)針對新老建筑修建、銷售和租賃的強(qiáng)制性能源認(rèn)證證書,該證書的年限不得超過十年,并由獨(dú)立、有資格的專家進(jìn)行認(rèn)證。除了要詳細(xì)說明建筑的當(dāng)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(jìn)能效的建議。同時(shí),能效證書還應(yīng)在公共建筑物內(nèi)可見。
·要求必須進(jìn)行鍋爐/供熱和制冷空調(diào)檢查
該指令中闡述了四個(gè)主要部分,其一便是有關(guān)現(xiàn)有建筑能源證書的介紹。根據(jù)指令規(guī)定,各成員國可自行決定是否將該能源證書與經(jīng)濟(jì)政策工具結(jié)合使用,或僅用于傳達(dá)信、氪。早在2002指令實(shí)施期間,一些不足之處便顯現(xiàn)出來,亟待改進(jìn)。歐洲委員會在其2006行動(dòng)計(jì)劃中也提出同樣觀點(diǎn),認(rèn)為改進(jìn)是首要任務(wù)之一。在經(jīng)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(guān)EPBD重新編制的行政協(xié)議達(dá)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(jié)能潛力(估計(jì)約為30%), “這個(gè)目標(biāo)如果實(shí)現(xiàn),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(jié)能規(guī)模才能得以實(shí)現(xiàn)。
EPBD重編的主要目的是彌補(bǔ)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(dá)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(jī)構(gòu)應(yīng)起到示范作用,2018年12月31日前搬入“近零能耗建筑”。
·對現(xiàn)有建筑沒有具體的目標(biāo),但成員國應(yīng)以公共管理機(jī)構(gòu)為榜樣,制定相關(guān)政策并采取措施,如鼓勵(lì)將改造建筑轉(zhuǎn)為低能耗建筑,并通過相應(yīng)的國家計(jì)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(jià)值的20%)。
·規(guī)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(shí)也應(yīng)符合這些要求。
·加強(qiáng)審查、執(zhí)行和守規(guī)督查的內(nèi)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(guī)。基于對建筑節(jié)能的社會和經(jīng)濟(jì)影響的認(rèn)識,建筑行業(yè)充分意識到如今自己所肩負(fù)的重大責(zé)任。2007年3月,歐洲
理事會明確設(shè)定了2020年目標(biāo):總能耗降低20%;溫室氣體排放降低20%,低于1990減排目標(biāo)(即20-20-20目標(biāo))。因此,建筑行業(yè)任務(wù)艱巨:在2020年減少165Mtoe(百萬噸油當(dāng)量)能耗以及通過采用
可再生能源減少50Mtoe的能耗。這一挑戰(zhàn)的本質(zhì)顯而易見,這些數(shù)字相當(dāng)于2004年西班牙、葡萄牙、希臘和愛爾蘭的能耗總和!
隨著對現(xiàn)有建筑能效關(guān)注度的日益提升,這些新規(guī)定應(yīng)通過各種相關(guān)的融資模型和技術(shù)解決方案推動(dòng)改造高潮的到來。“可持續(xù)改造”這一術(shù)語越來越頻繁地為歐盟國家所使用。
4 可持續(xù)改造
“可持續(xù)改造”可指從環(huán)保角度提高建筑環(huán)境質(zhì)量,與相關(guān)方(用戶)的需求緊密關(guān)聯(lián),主要是提高舒適度、降低使用成本和維護(hù)建筑物(能源經(jīng)濟(jì)性、水資源消耗降低、優(yōu)化利用原料)。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn):
·“更健康”的建筑,減少故障時(shí)間
·生存或使用條件改進(jìn)
·基于居住者當(dāng)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(xù)改造的關(guān)鍵要素是強(qiáng)調(diào)改造,而非毀壞現(xiàn)有建筑;強(qiáng)調(diào)減少能耗和相關(guān)的建筑運(yùn)行費(fèi)用;強(qiáng)調(diào)增加環(huán)保材料和可再生能源的使用;以及強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)型的創(chuàng)新規(guī)劃、建筑和措施。
可持續(xù)改造的概念最初主要應(yīng)用于住宅樓房,現(xiàn)在則越來越多地用于商務(wù)樓,特別是公共建筑上。在歐盟,擁有建筑房屋的公共管理機(jī)構(gòu)要求在樓房改造工程中發(fā)揮示范帶頭作用。
公共建筑可持續(xù)改造的預(yù)期結(jié)果是:
·節(jié)能;
·舒適度提高;
·健康的工作環(huán)境;
·建筑壽命周期延長;
·挖掘經(jīng)濟(jì)效益;
·環(huán)保
可持續(xù)翻新必須與未來各種因素相符:
·社會因素(協(xié)作、公共意識和教育、社會安全等);
·生態(tài)因素(生態(tài)
建筑材料、能量、廢物、噪音、土地使用、健康和空氣質(zhì)量等)
·經(jīng)濟(jì)因素(具有成本效益的價(jià)格、公正的價(jià)格和良好的服務(wù)、可靠節(jié)能等)
·文化因素(文化遺產(chǎn)、行為準(zhǔn)則等);
·結(jié)構(gòu)特征因素(舒適度、美觀性、裝飾、環(huán)境、建筑目的、內(nèi)飾等);
·技術(shù)因素(創(chuàng)新的
采暖通風(fēng)與空調(diào)技術(shù)、
節(jié)能技術(shù)等)。
如前面所述,可持續(xù)的建筑不僅僅是節(jié)能,但節(jié)能是其中最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn),它可以應(yīng)對當(dāng)前的三大問題:環(huán)境破壞、氣候變化和能源安全。現(xiàn)有建筑中使用的能源易于度量,它們呈現(xiàn)的特`點(diǎn)是,建筑使用期間有大量能耗產(chǎn)生,其中運(yùn)行能耗占J總能耗的8O%以上。降低運(yùn)行能耗是首要任務(wù),因?yàn)椤按蠖鄶?shù)可持續(xù)能源是節(jié)約能源”。能源本身并不具各特殊意義,而是一個(gè)滿足需求的方法。用戶需要的是通過能源實(shí)現(xiàn)的服務(wù),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(huán)境影響,是一個(gè)巨大的建筑挑戰(zhàn),也是魚和熊掌兼得的雙贏局面。所以,影響運(yùn)行能耗的材料選擇非常重要,但其對建筑設(shè)計(jì)、建造和破壞中能耗的影響不大。因此,設(shè)計(jì)可持續(xù)性建筑的兩個(gè)主要目標(biāo)是,降低運(yùn)行能耗和減少建筑物使用周期成本。要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo),首先要提高建筑
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能,以降低能源需求,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的壽命一般為50-100 年。根據(jù)常識,我們一般應(yīng)重視建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的
氣密性、
保溫性(特別是窗戶的質(zhì)量),并要防止“
熱橋”效應(yīng)。其次,要減少能源消耗,如,采用節(jié)能裝置或增加自然
采光。這兩點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)后,就需要積極利用可再生能源了,因?yàn)檫@些建筑系統(tǒng)的壽命一般為10-25年。當(dāng)然,該方法還要考慮經(jīng)濟(jì)效益,因?yàn)橛靡粋�(gè)超出需求的可再生
能源系統(tǒng)來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)低劣的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或低效的裝置所耗費(fèi)的成本更大。
5 硅酮結(jié)構(gòu)性裝配及其對可持續(xù)性改造的作用
硅酮結(jié)構(gòu)性裝配可定義為一種采用專
門的高
強(qiáng)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(jié)構(gòu)
框架粘結(jié)起來的系統(tǒng)。這種建筑結(jié)構(gòu)用硅酮結(jié)構(gòu)性裝配技術(shù)替代了傳統(tǒng)的機(jī)械安裝裝配,具有可持續(xù)性,且將環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)和設(shè)計(jì)質(zhì)量方面的因素考慮其中。
硅酮
結(jié)構(gòu)玻璃裝配為發(fā)揮創(chuàng)意、自由設(shè)計(jì)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(dòng)退耦和阻尼,從而可實(shí)現(xiàn)更高的能效和更好的隔音效果。硅酮可抵擋環(huán)境造成的子讓
降解，具備比有機(jī)物質(zhì)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(fù)證明硅酮結(jié)構(gòu)裝配相對于機(jī)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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