建筑節(jié)能設計迫在眉睫工程建筑論文
直到2002年末,我國節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。目前,我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑,總量龐大,潛伏巨大能源危機。正如建設部有關負責人指出,僅到2000年末,我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標準煤,占全社會終端能耗總量的27.6%,而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻率”已經(jīng)達到了25%.因高耗能建筑比例大,單北方采暖地區(qū)每年就多耗標準煤1800萬噸,直接經(jīng)濟損失達70億元,多排二氧化碳52萬噸。
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建筑節(jié)能設計,迫在眉睫
早在20世紀70年代,建筑節(jié)能概念就被正式提出。建筑節(jié)能的中心是減少建筑耗能 ,提高建筑中的能源利用效率。同時,建筑節(jié)能需以不影響人們感覺舒適度為前提,即室溫冬季不低于18攝氏度,夏季不高于26攝氏度。時隔30年,2004年,圍繞著石油與能源問題的“大事件”再次集中發(fā)生,而我國的能源問題更是顯露無遺:石油消耗量僅次于美國、燃煤緊張、拉閘限電、北方冬季供暖受阻。2005年3月23日,北京上調成品油價格……
本文將在總結國際與國內能源現(xiàn)狀的基礎上,分析建筑節(jié)能的必要性與緊迫性,同時通過調研目前國內建筑節(jié)能設計實例,評判建筑節(jié)能設計的經(jīng)濟效益,希望能夠使社會各界意識到,建筑節(jié)能不單是發(fā)達國家的問題,我國正面臨一場真正的能源危機,建筑節(jié)能迫在眉睫。
一、國際能源危機加劇
1、能源儲量減少,石油僅供開采41年
目前,石油、煤炭、天然氣這三種傳統(tǒng)能源占能源消費約90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源統(tǒng)計年鑒的最新數(shù)據(jù)顯示,世界石油總儲量為1.15萬億桶,僅供生產(chǎn)41年;全球天然氣儲量為176萬億立方米,僅供開采63年。日本權威能源研究機構也申明,全球煤炭埋藏量10316億噸,可開采231年;核反應原料鈾已探明儲量436萬噸,可供72年使用(海水中的鈾可供使用1萬年,利用钚為燃料的增值核反應堆可使用100萬年);利用熱核反應,海水中的鋰能源可開采年限為1600萬年。
可見,全世界最為依賴的能源——石油與天然氣,在21世紀的前半,就將日趨枯竭??茖W家們預計2040年石油消費將達到最高峰,2100年石油消費將減少到不足能源消費總量的5%%.而從2050年開始,核能、生物能、水利地熱、風力、太陽能的比率大大上升,達到總能源消費的1/3,熱核能源將達到總能源消費的1/4.
因此,在世界能源供給結構轉軌的大趨勢下,不考慮建筑節(jié)能而建造的房屋,終有一日會因為沒有能源可用,終被社會淘汰。呼吁建筑節(jié)能,很重要的一點就在于減少使用石油、天然氣等不可再生資源,通過科學合理的建筑節(jié)能措施,采用可再生新能源,使建筑可持續(xù)發(fā)展。
2、能源需求不斷增加,價格無法下降
根據(jù)美國能源部能源資訊署2002年3月出版的“International Energy Outlook 2002”,1999—2020年全球能源消費形勢如下:
全球能源總消費量將增加60%,其中亞洲及南美州發(fā)展我國家將增長1倍(每年增長4%,相比發(fā)達國家每年增長1.3%)。
石油:石油預計增長59%(年增長率為2.2%)。此外,石油將維持占全球能源總消費量40%以上的比例。
天然氣:爭議較小的天然氣將是需求增長最快的能源,預計增長一倍。天然氣占全球能源消費量比重也將由23%升至28%.
煤:由于空氣污染及二氧化碳排放等問題,煤炭占全球能源總消費量的比重將由22%降至20%.
核能:在政治問題影響下,全球核能發(fā)展情勢尚難確定,但保守估計全球核能消費量將比現(xiàn)在略為增長。
可再生能源(包含大水力):預估將增長53%.但由于現(xiàn)階段數(shù)量過少、成本高、能源密集度低且供應不穩(wěn)定,所以占全球能源總消費量的比重將由9%下降到8%.不過預計更遠的未來,隨著技術的進步,比重將上升較快。
以上預測在2004年阿拉伯石油輸出國的12月月報中已經(jīng)得到體現(xiàn),它指出截止到2020年,世界石油需求量將以年平均1.7%至2%的速度增長,日需求量逐漸從目前的8200萬桶到近1.07億桶。
可見,由于核能與可再生能源的替代性遲遲無法實現(xiàn),石油、天然氣的需求量仍會不斷增加,但能源儲量是有限的,這種供需關系導致了石油、天然氣等能源價格不會下降。
面臨能源價格,尤其是天然氣價格逐步上漲,居高不下,很多高耗能建筑開始出現(xiàn)因承擔不起昂貴的能源維持費用而被迫停用,或者售價、租金一降再降的現(xiàn)象。因此,建筑尤其是高層住宅與辦公樓、大型共建正面臨著一場新的革命,建筑節(jié)能節(jié)能勢在必行。
3、美國企圖掌控全球石油供給,強力遏制我國、歐洲的發(fā)展
許多石油生產(chǎn)地區(qū),尤其是中東地區(qū),由于擁有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及軍事的動亂。在近期較大規(guī)模的戰(zhàn)爭有1980年兩伊戰(zhàn)爭、1990年波斯灣戰(zhàn)爭、1994年俄國出兵車臣、2001年阿富汗戰(zhàn)爭和2004年的美伊戰(zhàn)爭,而其他小型區(qū)域沖突也非常多,都是圍繞著石油資源而展開的。每次爭奪石油資源引發(fā)的動蕩,使眾多石油進口國家經(jīng)濟發(fā)展及能源安全受到威脅,牽動整個世界的經(jīng)濟。從這個意義上說,哪個國家能掌握全球的石油、天然氣能源,就如同握緊全球經(jīng)濟命脈。
因此,美國攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不僅是要賺回為之付出的巨額戰(zhàn)爭費用,還要建立起有利于美國的世界石油市場“新秩序”:一來拉低美元匯率、彌補貿易逆差、打壓歐元;二來美國可以時時掌控我國、俄羅斯、印度等國家石油進口價格與能源供給量,遏制這些國家的經(jīng)濟騰飛。
面臨美國今后可能采取的能源阻擾政策,我國除了爭取更多的與石油出口國的貿易協(xié)議外,能源節(jié)約是最關鍵的一步。
二、我國所面臨的能源挑戰(zhàn)
1、人均儲量少,先天不足,但能耗效率卻低。
我國能源總量豐富,但人均能源可采儲量遠低于世界平均水平。2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最終可采儲量居世界第41位。因此,一旦平均到個人消費量,我國能源并非地大物博,實際上存在先天不足的弱勢。
從能源利用效率來看,目前國內能耗高,能源效率低。2001年,我國終端能源用戶能源消費的支出為1.25萬億元,占GDP總量的比例為13%,而美國僅為7%.同時,我國單位產(chǎn)品的能耗水平較高,目前8個高耗能行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進水平高47%,而這8個行業(yè)的能源消費占工業(yè)部門能源消費總量的73%.這造成了很大社會能源浪費。
2、我國成為能源消耗大國,進口依賴度提高。
2003年我國已經(jīng)成為世界上僅次于美國的第二大石油消費國。全年原油消費量達到2.5億噸以上。其中全國原油產(chǎn)量約1.69億噸,進口原油8900萬噸,分別占世界石油需求增長總量的41%、32%,約每天60萬桶和260桶。
2004年原油消費需求量仍以10%以上的增速增長,約達到2.75億噸,進口原油數(shù)量超過1億噸。同時,煤炭消耗量占世界總量的40%以上,天然氣供暖需求量也一直在增長。預計到2020年,我國石油需求量為4.5億噸,年均遞增12%;天然氣在一次能源消費中,所占比例將由目前的2.7%增長到10%以上;我國對海外能源的依賴程度將達到55%以上。
可見,我國能源消耗需求旺盛的同時,進口依賴度提高,這使得國內經(jīng)濟受中東動亂及石油危機沖擊的概率上升,危及我國能源供應安全,存在較大風險。
3、能源成為我國經(jīng)濟命脈所在,威脅國家穩(wěn)定安全
2004年全國電荒、煤荒集中爆發(fā)。上半年,27個省份全面告急,國家線網(wǎng)被迫拉閘電線80多萬次。下半年,今年北方供暖的城市無一例外都面臨能源緊張的考驗。以吉林省為例,往年到9月底供熱企業(yè)儲煤應達年用煤總量的80%,而今年供熱用煤的儲量不足40%;長春市每年鍋爐供熱用煤為306萬噸,截至10月底只有總量的40%入庫;在吉林市,每年鍋爐供熱用煤為46.5萬噸,今年到10月底也才入庫42%;吉林省其他城市同樣存在緊缺情況。就連首都北京也難逃厄運。預計北京冬季煤炭需求為1460萬噸。受全國煤炭資源緊、運輸難、價格高等因素影響,北京市電煤庫存一直在警戒線以下運行,到10月底鍋爐及民用燃煤庫儲煤率不足45%.而為防止大氣污染,北京城區(qū)的燃煤鍋爐大多變?yōu)槿細饣蛉加?。隨著石油價格的上調,北京冬季供暖承受著巨大的壓力,2005年3月,北京油價再次上調,93號汽油每升上漲了0.26元。
能源的供給直接影響到人民生活與國民生產(chǎn)。一次拉閘對平常老百姓無關大要,但對于長期依賴電力生產(chǎn)的工廠、企業(yè)來說,損失可能是上百上千萬;而全國27個省份同時出現(xiàn)問題,這種經(jīng)濟損失就根本無從計算,直接關系到國家經(jīng)濟命脈。而冬季供暖的短缺,導致很多底保戶和困難企業(yè)失去基本生存條件,威脅到國家穩(wěn)定安全。
三、建筑節(jié)能要求十分緊迫
1、建筑能耗約占社會總能耗的1/3
我國建筑能耗的總量逐年上升,在能源總消費量中所占的比例已從上世紀七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而國際上發(fā)達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。以此推斷,國家建設部科技司研究表明,隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善,我國建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重,建筑耗能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的軟肋。
2、高耗能建筑比例大,加劇能源危機
直到2002年末,我國節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。目前,我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑,總量龐大,潛伏巨大能源危機。正如建設部有關負責人指出,僅到2000年末,我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標準煤,占全社會終端能耗總量的27.6%,而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻率”已經(jīng)達到了25%.因高耗能建筑比例大,單北方采暖地區(qū)每年就多耗標準煤1800萬噸,直接經(jīng)濟損失達70億元,多排二氧化碳52萬噸。如果任由這種狀況繼續(xù)發(fā)展,到2020年,我國建筑耗能將達到1089億噸標準;到2020年,空調夏季高峰負荷將相當于10個三峽電站滿負荷能力,這將會是一個十分驚人的數(shù)量。
據(jù)分析,我國目前處于建設鼎旺期,每年建成的房屋面積高達16億至20億平方米,超過所有發(fā)達國家年建成建筑面積的總和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建設增速,預計到2020年,全國高耗能建筑面積將達到700億平方米。因此,如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能設計,將直接加劇能源危機。
3、我國建筑節(jié)能狀況落后,亟待改善
在70年代能源危機后,發(fā)達國家開始致力于研究與推行建筑節(jié)能技術,而我國卻忽視了這一方面的問題。時至今日,我國建筑節(jié)能水平遠遠落后于發(fā)達國家。舉例說明,國內絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護結構的熱功能都比氣候相近的發(fā)達國家差許多。外墻的傳熱系數(shù)是他們的3.5至4.5倍,外窗為2至3倍,屋面為3至6倍,門窗的空氣滲透為3至6倍?,F(xiàn)在,歐洲國家住宅的實際年采暖能耗已普遍達到每平方米6升油,大約相當于每平方米8.57公斤標準煤,而在我國,達到節(jié)能50%的建筑,它的采暖耗能每平方米也要達到12.5公斤,約為歐洲國家的1.5倍。例如與北京氣候條件大體上接近的德國,1984年以前建筑采暖能耗標準和北京目前水平差不多,每平方米每年消耗24.6至30.8公斤標準煤,但到了2001年,德國的這一數(shù)字卻降低至每平方米3.7至8.6公斤標準煤,其建筑能耗降低至原有的1/3左右,而北京卻一直是22.45.
因此,與當前發(fā)達國家建筑能耗已經(jīng)大大降低的情況相比,我國單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達國家標準的3倍以上,與發(fā)達國家存在較大的差距。而對于美國而言,全球石油資源的戰(zhàn)略布局以及石油的開采區(qū)域和運輸線路等關鍵點的調整工作已基本完成,我國卻沒有那樣強有力的能源后盾支持,在這樣的國情下,建筑節(jié)能水平的改善實際上應該比發(fā)達國家更為緊迫。