建筑节能现状与发展趋势

建筑节能现状与发展趋势上海市建筑科学研究院一、建筑节能概况建筑节能是当今世界各国普遍关注问题。它与能源结构调整、开发可再生能源利用组成能源战略的重点。发达国家建筑能耗占国家总能耗30-40%，如日本约为30%，美国约为35%。我国建筑的占国家总能耗25%，其中建筑使用能耗占总能耗9-11%。2000年已上升至13.6%，上海建筑能耗为16.8%，其中住宅占8.25%，公共建筑占8.58%。1、建筑节能意义(1)建筑节能是社会经济发展的需要能源短缺将成为经济发展的制约因素。由于室内热环境改善与提高，在一定时期内会提高建筑整体能耗。若不采取各种有效节能措施，势必会影响我国经济的可持续发展。一次能源供需矛盾突出年份能源消费量预计能源生产量能源消费平均增长控制率200112.87亿t标煤2.5%204038.62亿t标煤0%205032亿t标煤石化资源储量（%）煤原油天然气人均资源占有率112.41.250（2）建筑节能有利于保护环境由于建筑使用能源急剧增长，环境污染已从工业向住宅和交通转移。我国CO2排放量占世界第二位，建筑用能CO2排放量又占全国用能排放量的1/4。煤炭石油天然气核电+水电世界2741227.4+2.6中国7517.21.95.9世界与我国自然能源消耗构成（%）品种SO2(g)NO2(g)TSP(g)CO2(kg)废渣排放量（g)煤9.143.320.571.58663.01石油6.750.680.300.860天然气00.400.060.6050不同燃料发电1kwh所产生的污染总悬颗粒10.0万tCO26992万tNOx36.0万tSO271.9万t十五期间，若新建住宅均达到节能设计标准，则可减少向大气排放污染总量（3）建筑节能可促进建筑业的发展随着国家对建筑节能要求提高，建筑结构体系，建筑围护材料、门窗用材和密封、屋顶、地面以及采暖、空调、照明等建筑物的基本组成都将发生巨大变化。相关建筑构造、建筑施工安装等与将进行多方面的变更。建筑节能与扩大内需项目市场需求年资金投入城市既有建筑节能改造76.6亿m2766亿元新建建筑节能增量6亿m2600亿元节能墙体5亿元m2/a300～500亿元节能门窗1.8亿元m2/a450亿元(4)建筑节能有明显的社会与经济效益实行建筑节能，建筑物的一次民生投资虽有增加，如节能50%，增加造价10-15%，但它为人们生活提供了一个舒适的建筑热环境，同时房屋在使用过程中的能源消耗明显减少，所增加投资将会逐步回收。建筑节能就是要在保证和提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。—建筑使用能耗包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯等方面的能耗。—近期建筑节能工作的重点：建筑采暖与空调节能。2.建筑节能范畴与重点二、国外建筑节能概况1、制定建筑节能标准与法规从各国制定颁布的法规或规范来看，重点是从建立和完善能源的管理体制入手，其应用的对象主要是新建筑，制定出配套的建筑节能标准，以限制建筑的耗能量。各国建筑节能管理体制及实施的方式尽管各不相同，但仍有以下共同点。（1）发达国家在1973年石油危机后大力推进建筑节能，进展巨大的美国在70年代就制定了《新建筑节能暂行标准》、《新建筑节能设计和评价标准》；德国1976年颁布了《建筑节能法》；瑞典从70年代起实行了强制性节能法制；加拿大也早在1972年颁布了《新建筑物节能法》；日本在1979年6月颁布了《关于合理使用能源法》。年份外墙屋顶楼板窗19661.71.1——单玻19751.00.6——单玻19820.60.35——单玻19910.450.250.45单玻19970.450.250.45双玻20020.30.160.45Double,LOW-E英国住宅建筑节能标准发展史(2)建筑节能分步推进德国住宅发展各阶段能耗水平德国住宅发展各阶段住宅能耗水平（kWh/(m2.a）)70年代以前的老住宅（未经改造）300～40080年代的节能住宅150～20090年代的低能耗住宅50～80超级低能耗住宅20～40今后的趋势是零能耗住宅0—英国节能标准能源危机前外墙K值为1.7，经过五次修订，降至0.30。至2019年又颁布新的建筑节能标准，还制定相应建筑节能评估体系(SAP)。计算每年房屋的用能指标，此指标从1至100，指标愈高，用能效率愈高。并作为政府推动建筑节能的有力措施。—丹麦经过4次修订标准后，外墙K值现已降至0.3，使丹麦每平方米建筑面积采暖能耗20年来已降低50%。（3）为了保证节能工作的顺利进行，各国根据本国人民的生活水平，制定了各类建筑物的节能标准，借以限制建筑物的耗能量。标准规定了围护结构传热系数限值。2、制定建筑节能措施（1）改进建筑设计方法，尽量重复利用建筑能量，发展节能建筑。尽可能地取最小的外表面积，争取有较好的朝向。改进窗户设计，以减少热能损失，并要充分利用自然风以减少空调耗能，提高采暖、空调、制冷、照明等设备的效率。（2）国外一致认为在建筑节能的各项措施中，改善保温隔热性能是最主要的措施。它主要是以绝热材料(λ≤0.2W/m·K)作为建筑外围护结构的一个组分，从而起到良好的节能效果。外环境机械系统建筑结构（3）选用合理的设计参数对居住建筑，室内采暖制冷温、湿度设定对建筑用能影响较大。如在采暖时，每降低1℃室温，即可节约能量10-15%；在制冷时，每提高1℃室温，可节约能量约10%。在夏季，如果将室内相对湿度由60%提高到70%，则可节约能量约17%。（4）采用节能门窗，控制门窗空气渗透量。（5）开发推广节能采暖制冷技术和设备。3、国外建筑节能发展趋势21世纪，国外建筑节能的发展趋势可以概括为两点：一是继续提高能源的利用效率，进一步降低能耗；二是改善环境与能源开发相结合，大力研究和开发、利用再生能源。（1）开发应用新能源开发应用新的能源有：风能、太阳能、地热、潮汐能等。（2）实施节能建筑等级评估制度（3）设计节能型住宅（4）开展节能建筑室内环境研究。BRE环境楼(办公楼)（EnvironmentalBuilding）21世纪生态建筑典范年燃气47kWh/m2；用电36kWh/m2；CO2排放量34kg/m247m2太阳能电池最大限度利用日光、自然通风、地下水冷却、砼空腔蓄热冷却等技术计算机集成技术自动控制（日光、照明、空调、通风）旧建筑96％材料再利用90％现浇砼利用再生骨料英国Integer生态住宅示范房三层木结构底层卧室维护结构外墙K值为0.3，屋面0.16，楼板0.45玻璃幕墙架空屋面，1m2太阳能热水装置雨水收集和处理遮阳隔热层再生骨料、回收建材、废纸纤维保温节能家电及遥控技术、低谷用电节能50％，节水1/3，太阳能供热60％英国诺丁汉税务中心遮阳板和百叶自然通风垃圾焚烧热源砼楼板外露蓄热德国爱森RWE办公楼日光入射最佳状况玻璃内走廊墙面和顶部双层玻璃幕墙蓄热、排风70％自然通风节能30％英国格林威治新千年村1079套公寓和298座别墅生态建筑群中水利用技术Mont-CenisTheScienceParkTheShellSolarCellPlant三.建筑节能设计标1.概况严寒严寒严寒寒冷冷夏热冬冷夏热冬暖温和民用建筑节能设计标准（JGJ26-95）采暖居住建筑节能检验标准（JGJ132-2019）既有采暖居住建筑节能改造技术规程（JGJ129-2000）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2019）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准（GB50189-93）公共建筑节能设计标准寒夏热冬冷地区地域范围：陇海线以南，南岭以北，四川盆地以东。长江中下游地区。包括上海、重庆二直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、贵州二省东半部，江苏、河南二省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃二省南端，广东、广西二省区北端，亦即涉及16个省、市、自治区。城乡人口约有5.5亿，国内生产总值约占全国的48%。是人口最密集、经济文化发达的地区，政治、经济地位极为重要。气候：夏季闷热，冬季湿冷，气温的日较差小，年降水量大，日照偏少。冬夏季室内热环境极差。随着我国经济的高速增长，夏季空调冬季采暖成了一种很普遍的现象。由于住宅建筑围护结构的热工性能普遍很差，目前空调采暖的能耗高、浪费很大。四、上海气候特征上海在我国建筑气候区划中处于第Ⅲ建筑气候区。气候特点是夏季闷热、冬季湿冷，气温日较差小，年降水量大，日照偏少（44%）。据气象资料统计，近10年上海地区气温比前30年气温有所升高，如1951-1980年日平均温度≤5℃为54d，现为38.1d；夏季极端最高温度原为38.9℃，现为39.4℃，而且夏季平均气温26.5℃达54.7d。上海市38℃以上高温一览年月最高气温（℃）1953.738.31978.738.11988.738.41992.738.22019.738.52019.839.42000.738.2年份平均温度t平均最高温度tmax平均最低温度tmin最高温度tmax最低温度tmin1890-19903.97.90.616.3-8.61991-20195.79.33.212.63.2五、上海建筑节能特点上海2019年人均GDP达4500美元，至2019年左右，人均GDP达到8000美元，将进入中等发达国家富裕水平。这表明居民将对生活质量和室内环境品质的需求将日益提高。(1)上海是一座现代化国际大都市，节能潜力巨大。125100041804500010002000300040005000美元1952197720002001年份上海人均GDP值(2)上海建筑总量大截止2000年统计，上海的建筑总量为3.4206亿m2，其中住宅为2.0865亿m2，公共建筑0.6464亿m2，工业建筑0.5739亿m2，其它建筑0.1138亿m2。2000年新建建筑面积为1769万m2，其中住宅为1221万m2。0510152025亿m2197819801990199519992000年份上海地区建筑的发展非居住建筑居住建筑在主体建筑保温状况上，与气候条件相近的发达国家相比差距甚远，住宅建筑面积单位能耗为他们的3倍。围护结构传热系数：外墙为4-5倍，屋顶为2.5-5.5倍，外窗为1.5-2.5倍，门窗空气渗透为3-6倍。(3)建筑围护结构热工性能差(4)建筑空调发展迅速夏季空调使用率感觉很热32℃43.7%感觉热28℃44.4%有人即开9.1%基本不开2.8%冬季空调使用率感觉很冷2℃45.0%感觉冷6℃21.8%有人即开5.0%基本不开28.2%(5)上海用电负荷增长迅速建筑能耗各部分所占的比例建筑能耗的构成采暖空调热水供应电气炊事各部分所占比例6515146绿色住宅、生态住宅是当前住宅产业发展的热点，也是21世纪住宅发展的方向，但是建筑主体节能和能源利用优化是住宅功能与环境改善的必备条件。(6)住宅产业发展促进了建筑主体节能和能源利用优化六，执行夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准。计划从2019年起在上海新建住宅全面执行标准规定。（2）组织公共建筑节能试点，为执行公共建筑节能标准创造条件。（3）适量开展既有建筑的建筑节能改造研究与试点。（4）利用上海技术优势，开发再生能源新技术，降低建筑使用能耗。七、上海建筑节能管理拟涉及范围（1）建筑主体节能：主要指外墙、门窗、屋面、分户墙和楼板等。（2）常规能源系统的优化利用：主要指采暖、空调系统效率、鼓励采用清洁能源等。（3）可再生能源利用：主要指太阳能光热、地热和风能利用。（4）节能节电产品：主要指照明、家电、炊事、热水和家电等。（5）涵盖新型墙体材料应用和三废利用技术（工业废渣掺量大于30%）。八、国家鼓励发展下列建筑节能技术（产品）（1）新型节能墙体和屋面的保温、隔热技术与材料；（2）节能门窗的保温隔热和密闭技术；（3）集中供热和热、电、冷联供技术；（4）供热采暖系统温度调控和分户热量计算技术与装置；（5）太阳能、地热等可再生能源应用技术及设备