2.5 建筑节能的再认识

1.建筑节能的科学内涵

通过科学定义建筑节能,揭示建筑节能的本质属性和特征,形成对建筑节能的科学认识,才能进一步确定其理论与技术体系框架。笔者认为:建筑节能是指在建筑在整个寿命周期过程中,保证建筑使用功能和居住环境质量的前提下,为实现建筑能源发展战略目标而实施减少建筑系统能源消耗的社会活动总称。这一定义包含多层含义。

(1)特别提出“建筑节能是一项社会活动”。从社会学的意义上看,当个人的活动涉及他人的活动时,才能称为社会活动,具体包括了管理活动、工程活动、经济活动和人文活动等不同方面,强调建筑节能的主体是全社会的人,节能活动要求公众参与,同时建筑节能应以人的舒适、健康和居住保障为前提,所有建筑节能技术措施与产品应符合人与自然协调发展的原则,并以实现我国建筑能源战略目标为基础,体现了建筑节能的社会属性,以促进社会公平、保障健康舒适的居住环境为基本目标。

(2)建筑节能是“整个寿命周期”的系统节能,时间上的连续性体现建筑全过程节能的概念。建筑作为一个生命系统,从建筑系统寿命周期角度要求建筑节能规划设计、施工安装、调试运行和更新改造、拆除等各环节前后协调一致,使建筑建造过程的节能、运行过程的节能与拆除阶段的节能衔接起来,强调实现发挥建筑系统整体功能。这里强调了终端能耗与系统过程能效的统一,强调把能源的自然、社会和经济属性统一起来。

(3)建筑节能是“减少建筑系统总的能源消耗”,空间上的整体性体现建筑节能是建筑与相关自然、人工环境的大系统节能,宏观上也就是建筑与社会、自然环境发展的协调,微观上就是建筑内部不同子系统之间的相互协调,要求建筑布局、建筑材料、设备系统、能源系统配置与环境目标协调一致,不是某个环节或局部节能。

(4)“建筑能源发展战略目标”指建筑节能最终目标是创造以人、自然、社会协调统一的人居环境,通过提高与国情相适应的能源服务水平。实施减少建筑使用能耗的手段包含提高建筑系统用能效率和控制用能需求两个方面,来实现降低建筑用能和减少温室气体排放的目的。这一点与发达国家不同,因为发达国家一般只强调提高建筑用能系统效率,而不去反思如何消减或抑制过度的建筑能源需求;而中国的国情决定了我们既要重视提高用能效率,同时还要强调节约建筑用能,营造适度的人均居住面积,提高适宜的舒适和健康的室内环境,避免过度的能源需求。

江亿等提出的中国建筑节能的技术路线图,就是从我国未来可以获得的能源总量和环境容量条件出发,考虑社会经济发展各方面对能源的需求,建筑面积控制在720亿平方米以内,得到我国未来可用于建筑运行的能源总量应控制在11亿tce以下,具体见表2-3。

表2-3 我国未来建筑能耗总量规划[23]

2.建筑节能认识论的构建原则

建筑节能的认识论就是要回答“建筑节能是什么?”的基本问题,是以对建筑节能社会实践活动的科学认识为基础,是建筑节能科学观的重要组成部分,属于建筑哲学的重要范畴。对建筑节能的科学认识理论的构建,应体现以下几个方面的原则。

1)尊重历史文化传统的社会学原则

中华民族在漫长的历史发展过程中形成了自己的历史文化传统,并通过建筑这一载体展示出独具特色的智慧。在中国人的建筑文化意识里,通过“天人合一”哲学意识的熏陶,社会学界一向把建筑看作自然环境系统的有机构成,也追求建筑与有关人文环境的和谐统一。在道家“天人合一”的思想支配下,建筑成为自然界的一部分,而且有无限的特质和意义。自然也被视为可循入的环境,而建筑和自然适当地融合,结合为一体便具有极大的表现力和生命力,从而造就了与西方建筑迥异的风格造型。正如《老子》所说:“天地不仁,以万物为刍狗。”天地万物的存在并不是以人的意志和情感为转移,并不是显现出丝毫人为的迹象,这才是天地万物最真实的状态[24]

中国人传统的生活习惯和居住方式是建筑节能的重要社会文化基础,勤俭节约是中华民族的传统美德。以住宅空调方式为例,我国城镇安设空调的家庭逐年增加,但很多家庭空调开启时间并不长。社会学原则要求以民生为本,既要重视一地、一国社会内部的和谐,也要关注地方与地方、国家与国家之间的和谐,更要关注普通百姓的居住文化和历史传统。这就是建筑节能的社会学原则。

建筑节能作为一项社会活动,其社会属性及节能活动本身的外部性,都要求国家发挥强大的政治动员能力和经济干预能力,通过建筑节能相关法制建设,保证建筑节能事业长期健康稳定发展。我国的政治体制正随着经济、社会和文化的发展而不断完善。节能减排作为党的既定基本国策,可以动员全社会的力量,发挥集中力量办大事的优越性,使我国的建筑节能能够实现跨越式发展。发挥政治体制优势,利用好中央加强节能减排领导的政策优势,倡导建设生态文明的思想,通过科学的建筑节能管理实现建筑节能的综合效益。

2)合理利用气候资源的地域学原则

从建筑的自然属性出发,纵观建筑的构造史,从建筑布局的向阳与遮阳、采光与遮光、保温与隔热、通风与避风、蓄水与排水等措施中看到古代人们“天人合一”“顺物自然”的自然生态理念,反映了人与自然和谐共生、人与自然结合为一体的、朴素的科学理念,是建筑地域性的主要体现。以黄土高原的窑洞为例,窑洞背靠黄土高坡,依山凿出宽敞空间,南向开窗最大限度吸收阳光,利用土壤的保温蓄热,实现冬暖夏凉的居住环境。这样的建筑充分体现了与当地气候特征相适应,合理利用天然资源,实现人与自然和谐相处,是祖先创造的利用自然能源居住生活的典型杰作。气候条件的多样性是建筑地域性的客观因素之一,在建筑用能上的表现有:严寒和寒冷地区建筑需要采暖,围护结构强调保温,要求较高的建筑同时还需要安设空调;夏热冬冷地区空调和采暖都是必需的,要求建筑保温与隔热并重;夏热冬暖地区以空调为主,要求较高的建筑也需要采暖,因此建筑强调隔热,同时重视遮阳与通风的作用。建筑节能技术措施的选择必须要结合建筑的地域特征,与当地气候条件相适应,充分利用被动方式营造居住环境品质,加大可再生能源的利用比例,实现建筑节能因地、因时、因建设项目制宜。

3)适应社会经济发展水平的经济学原则

随着中国经济的快速发展,人民生活水平逐步提高,城乡人均住宅面积由1978年的7~8m2增长到2008年的28~31m2,与居住面积同步增长的是采暖、空调、照明、家用电器的用能需求的不断提高。随着城镇化水平的持续提高,城镇人口增加带来的对能源服务水平需求的增加也日益显著,建筑能耗迅速增长,使建筑节能工程总量、产业规模十分庞大,成为中国经济社会可持续发展的关键领域。

我国农村发展虽然落后于城市,但农村人口及农村建筑规模仍多于城市。2008年,农村人口7.2亿人,占全国人口的54.3%;农村建筑面积237亿平方米,而城镇建筑面积为204亿平方米。农村用能已从20世纪80年代以薪柴和秸秆等生物质能源为主(占80%以上),到2008年商品能源的比例已提高到52.7%,并且能源利用效率和建筑环境质量还明显低于城镇建筑。建筑节能的发展必然从城市、城镇到城乡,逐步覆盖全国。统筹兼顾重点建筑与一般建筑、公共建筑与居住建筑的节能,协调好城市建筑与农村建筑在建筑节能在不同发展时期、发展阶段上的关系,才能形成与社会经济发展水平相适应的建筑节能政策。所以,对建筑节能的认识,还必须结合经济社会发展现状和未来趋势,处理好建筑节能与低碳经济发展之间的关系。这是建筑节能发展的经济学原则。

4)遵循建筑实践发展规律的工程学原则

我国城市房屋建筑结构以钢筋混凝土、非黏土砖等重质材料建造的多层或高层多户住宅为主,与西方国家多为木结构的低层或单层、独户或联排房屋不同,建筑热容量较高,热稳定性较好,由于热调节能力较强对节能有利。寒冷和严寒地区建筑一般采用外保温,可以满足建筑抗震设防的要求,适应我国许多地区地震烈度较高的特点,在保证建筑安全的前提下发挥墙体节能和提高热舒适效果的优势。

比如,北京的“绿色奥运”理念,为我国建筑材料产业尤其是绿色材料产业带来了重要的发展空间。国家游泳馆“水立方”采用聚四氟乙烯(ETFE)立面装配系统的膜结构,达到酷似水分子结构几何形状的效果,可以加快建设速度、降低成本,同时具有隔热、保温和环保的特点。“水立方”的景观照明采用LED节能灯,用高亮度白色发光二极管作为发光源,具有光效高、耗电少、寿命长、宜控制、免维护和安全环保的特点,比普通照明节能70%。这是通过技术创新与集成应用实现建筑节能,体现了建筑节能的工程学原则。

5)公众参与建筑节能行动的社会实践原则

建筑节能的全民参与,主要让公众理解建筑节能活动。在实用的意义上,人们需要对建筑节能如何影响社会生活有一定了解;在民主意义上,公众有权利参与建筑节能政策和建筑节能技术决策的过程;在文化意义上,建筑节能充分尊重公众的居住方式和生活习惯,有利于促进人与自然和环境协调发展;在经济意义上,建筑节能还应为公众参与提供更多就业机会,用更高效的经济成本营造健康的居住环境品质。公众作为建筑节能主体中的利益相关者,这就要求以公众理解建筑节能活动为前提,需要通过提高公众对建筑节能科技方面的素养,知悉建筑能源使用过程的废物排放情况及对社会的影响等。

公众理解并参与建筑节能活动,有利于促使建筑节能活动的决策者更广泛地获得工程相关的各种信息,在更大程度上避免当公共利益与个人利益冲突时,为维护个人私利而损害公共利益,影响社会公平。所以,对建筑节能的认识,还必须充分重视公众参与这一重要的社会实践原则。

3.建筑节能认识论的理论体系构建

邹德侬[25]对“建筑理论”下的定义:以科学的方法、对建筑设计创作实践所涉及的各种因素及其运动规律做理性的研究,并提出相应结论的科学,是建筑教育的重要内容和进行建筑创作及建筑评价的基本依据,它科学地总结过去、指导现在并预测未来。根据这个定义,建筑理论分为建筑基本理论、建筑应用理论、建筑跨学科理论和建筑评价理论四大类。同建筑理论一样,建筑节能的理论也可以分为基本理论、应用理论、跨学科理论和评价理论四大类,每个方面的理论都应体现对建筑节能的科学认识与实践的成果,具体的建筑节能理论常常是交叉的、综合的。比如,建筑能耗理论包括建筑能耗的统计计算、建筑能耗构成、建筑能耗基准及评价、建筑能耗影响及规律等内容,是建筑节能实践的起点和立足点,也是建筑节能评价的主要依据,既属于建筑节能的基础理论,同时又具有跨学科理论、应用理论和评价理论的内容。

建筑节能的认识理论基础是基于建筑节能科学中建筑、能源、环境、自然、经济、文化与社会等相互之间关系的认识形成的,基于建筑节能作为社会活动的认识基础,本身就是一个包含社会多元主体、技术、经济、自然生态环境的巨系统。价值观、地域观、系统观、技术观和教育观都是建筑节能科学观的组成部分,是从不同角度对不同研究对象进行的理论思考和总结,是从科学认识建筑节能这一复杂问题的众多途径中提炼和发展出来的具体看法和理论。建筑节能认识论的体系结构如图2.8所示。

图2.8 建筑节能认识论的体系结构

与建筑节能活动主体最近、最直接的是价值观,它的核心是以人为本;与自然生态环境最近的是地域观,根源于建筑与能源需求本身的地域性。与社会环境最近的是教育观,它是建筑节能知识工程建立、专门人才培养和公众科普教育的理论基础,需要通过科学技术、教育体制、经济发展和社会组织等中间变量来实现的。技术观则是对建筑节能技术发展方向和方案筛选与评价的总原则和方法,是支撑建筑节能科学观系统的主要物质基础和信息手段。系统观是融合建筑节能各种认识的重要手段,统筹了建筑节能价值观、地域观、技术观和教育观,是系统科学和系统方法在建筑节能领域的具体结合。

在不同时期,对不同的社会主体,描述建筑节能科学观的具体内容可以不同,但基本上都应该反映出建筑节能发展过程的一般规律,并为大多数人所接受,在建筑节能实践中接受检验,才能不断丰富和发展建筑节能自身的理论,形成一个与时俱进的、开放的建筑节能理论体系。建筑节能理论的体系框架如图2.9所示。

图2.9 建筑节能理论体系

对建筑节能理论的准确把握,需要站在科学与工程哲学高度,应用跨学科的理论方法,从建筑节能社会活动的大系统出发,把握建筑节能系统的属性和特征,认真研究建筑节能的价值理论、地域理论和系统理论三个建筑节能的关键理论,将建筑节能的评价理论、跨学科理论和应用理论与建筑能耗这一基础理论充分结合,从国家政策制度、学界科学研究、社会工程技术应用到产业经济领域的实践活动各个层次,才能形成建筑节能理论的完整体系。所以,建筑节能关键理论,就是指建筑节能理论体系中围绕建筑节能基本问题、针对建筑节能基本特性和开展建筑节能实践的基本方法的一系列理论知识,是可以用来与交通领域节能、生产领域节能区别的主要特色理论。

4.建筑节能的主体

我国《建筑节能管理条例》中指出,建筑节能的市场主体是“建设单位、设计单位、施工单位、监理单位及其他与建筑节能有关的单位和个人”。作为社会活动的建筑节能,全社会成员及相关组织都是其主体,形成建筑节能活动的共同体,这是建筑节能复杂性的原因之一。

不同的人在建筑节能不同寿命周期阶段中的作用表现不同。自然人和特定时期和范围的建筑节能主体是利益共同体,包括政府部门、房地产开发商、业主或使用者、材料设备供应商、施工单位和第三方规划设计、监理、物业管理单位等在具体建筑节能活动中共同构成建筑节能的利益相关主体,形成建筑节能共同体。建筑节能共同体在建筑寿命周期过程中的相互关系,如图2.10所示。

图2.10 建筑节能共同体的构成关系

由于建筑节能主体的复杂性和实践目标的多重性,必然引发“建筑节能谁受益?”的问题。对政府职能部门而言,建筑节能实现的节能量,可以节省政府有关能源的投资,提高系统可靠性和能源安全,节约的资金可用于其他目的,也能促进获取能源服务,改善当地的环境质量,以及对就业产生积极影响。建设单位、建筑设计、施工、监理、物业管理、能源服务公司等实体单位也是建筑节能的主体。而企业参与节能活动,更关注直接的经济效益,通过节能潜力与节能投资的比较进行判断。在市场机制下,基于合同能源管理的专业节能活动公司,注重效率原则,适合提供建筑节能的技术改造服务。建材及设备供应商为适应建筑节能的市场需求承担建筑节能的社会责任,通过节能材料及产品的推广,提升自身的市场竞争力和社会影响力。通过节能建筑市场对建材及节能设备需求的调研,开发出有市场竞争力的节能产品,利用国家发展节能建筑的经济激励机制,扩大产品的利润空间。

由于不同主体的地位和作用不同,对建筑节能的价值认同和节能意识强弱程度存在较大差异。以建筑节能目标来协调建筑节能共同体之间的关系,通过管理制度、经济激励、社会教育等措施理顺建筑节能各阶段的相关主体之间的责、权、利关系,是形成建筑节能社会活动主体关系和谐发展的重要途径。只有充分协调了建筑节能不同阶段主体各方的利益,使建筑节能共同体形成良性作用机制,发挥主体各方的主观能动性,在建筑节能科学观的指导下,通过科学的建筑节能管理才能保证建筑节能事业的健康可持续发展。所以,合理确定建筑节能的实施主体,科学认识建筑能耗构成规律与建筑节能对象之间的内在联系,是开展节能活动的重要基础。

5.建筑节能的客体

建筑节能的客体指建筑节能实践活动作用的对象,应是抽象概念的建筑,既包含了宏观物理形态的建筑物、建筑设备设施及建筑使用者,又包含了微观的建筑综合环境,常常通过建筑节能工程活动来体现。这里所指的建筑综合环境,既是建筑外部环境和建筑室内环境在空间上的综合,同时又是建筑适应四季、昼夜气候变化与人体适应能力在时间上的动态关联,既有自然的环境因素,也有社会或人工环境要素。外部环境包括建筑微气候的自然条件、国家和地方关于建筑节能制度和法规等外部政策环境,地区经济、文化发展与消费水平等外部社会环境;室内环境包括室内热环境质量、室内空气质量、光环境质量等自然要素,也包括建筑使用者的行为方式、文化背景和消费选择等与人相关的社会要素。所以,建筑节能不仅涉及建筑设施和设备系统的硬环境,而且涉及政策、法规、管理和教育手段构建围绕建筑节能目标的软环境,既需要适合工程改造的技术手段,也需要科学的管理制度与学科专业教育的协同作用。

建筑用能包括建造能耗和运行能耗两个方面。建造能耗属于生产能耗,是一次性消耗,其中又包括建筑材料和设备生产能耗,以及建筑施工和安装能耗;而建筑运行能耗属于民用生活领域的消费环节,是建筑运行过程中的长期消耗,其中又包括建筑采暖、空调、照明、热水供应等能耗,是建筑使用过程中的能耗。发达国家把建筑节能的范围限于建筑使用能耗,这是因为建筑使用能耗比建造能耗大得多,而且建造能耗属于生产领域。我国建筑节能的范围目前按照国际上通行的办法,即指建筑使用能耗。但由于我国新建建筑规模很大,建筑平均寿命周期比发达国家短,也应同时重视节约建造能耗。

对建筑节能科学观的构建是针对世界范围内建筑发展与社会发展相适应的基本要求出发,探索对建筑节能科学认识的基础及其应用方法理论的体系。本文研究建筑节能,是从广义上指建筑寿命周期用能,包含建造能耗和运行能耗两个方面。建筑节能的科学观所描述的建筑节能范围也是从广义上分析,将建筑建造与建筑使用放在一个大系统中进行分析,从时间轴上研究节能整个过程不同阶段之间的相互关系。

6.建筑节能的知识体系结构

建筑节能包含了建筑节能科学、建筑节能工程、建筑节能技术与建筑节能产业等不同层次理论知识与实践活动,它们彼此相互影响,共同构成建筑节能活动的知识体系结构,如图2.11所示。

图2.11 建筑节能的知识体系结构

从知识链角度看,建筑节能活动既包括科学技术的内涵,也包含工程科学、工程技术和工程管理的理念,这些知识在实践活动中可以转化为现实生产力;从工程活动的社会属性角度看,建筑节能是一种有计划、有组织、有目的的人工活动,通过建筑节能技术、产品或服务,向社会提供节能建筑,创造出相应的经济、社会或环境效益。从社会活动角度认识建筑节能,就需要系统研究其作为一门科学的理论体系和结构,作为一门学科的知识体系和人才培养要求,作为工程和技术层次应遵循的原则和发展规律,作为一个新型产业应遵循的发展机制。建筑节能工程既有与建筑节能科学、建筑节能技术的关联性,又有与建筑节能产业、经济与社会的关联性。建筑节能科学是对建筑节能活动的构成、本质及运行规律的探索与发现,并不一定要有直接的、明确的经济目标,但建筑节能技术、工程和产业则有明显的经济目标或社会公益目标,必然联系到市场、资源、能源、资金、环境、生态等基本要素,与经济和社会的关联程度比建筑节能科学高。

7.建筑节能的目标特性

人的实践活动以目的为依据,目的贯穿实践过程的始终。而目标就是有标准的目的,某一行为活动目的的最终实现有赖于许多隶属的具体行为活动目标的实现。量化目标的基准可以用指标来表示,但目标本身不等于指标,将指标等同于目标,容易导致指标作用的扩大化,片面理解目标的意义。

由于建筑节能主体的多重性,建筑节能活动具有多重目标。建筑节能目标是节能目的的具体表达。建筑节能的目的是在有限能源条件下改善人们的工作生活环境,促进人民健康,促进社会和谐,实现建筑节能事业的健康可持续发展;而建筑节能目标可以分为基本目标和应用目标,基本目标是建筑节能发展的方向,是定性的、稳定的;应用目标是具体量化的、可考核的,根据经济社会发展水平和能源资源利用水平确定,是动态变化的。建筑节能的基本目标体现中国经济社会发展的要求,从目标性质上看属于改善目标,从组织层级上看属于总体目标,为“构建低碳排放为特征的建筑体系,建设建筑节能技术和建筑节能产业强国,用比发达国家少得多的能源,使中国人民过上越来越舒适健康的生活,促进社会和谐,保障经济可持续发展”。

《民用建筑节能条例》第一条规定:“为了加强民用建筑节能管理,降低民用建筑使用过程中的能源消耗,提高能源利用效率,制定本条例。”表明民用建筑节能的目的也是“降低建筑使用过程中的能源消耗,提高能源利用效率”。根据国家发改委发布了我国首个《节能中长期专项规划》,其节能目标分为宏观节能量指标、主要产品(工作量)单位能耗指标、主要耗能设备能效指标和宏观管理目标四个层次。但将指标等同于目标或目的,容易导致人们追求“数字节能”“虚拟节能”而导致“泡沫节能”的误区,片面追求建筑节能的技术指标和经济指标,淡化了建筑节能的社会目标,不利于建筑节能作为系统工程的有效推进。正如龙惟定[26]认为,“建筑节能的目标不是降低建筑能耗在总能耗中的比例或抑制建筑用能的需求,而是推进合理用能、科学用能、降低用能成本。我国今后的建筑节能的量值,应以未来我国能源供应的限额和建筑能耗在总能耗中的恰当比例为依据,进而研究不同气候区的各类建筑的节能目标”。可见,建筑节能的基本目标实质上就是建筑节能的目的,表达的是建筑节能发展应坚持的方向;而建筑节能的具体目标通常是阶段性的、量化的标准,作为建筑节能规划工作开展的重要指标。

所以,当前有关建筑节能规范标准、条例规划中所述建筑节能目标属于应用目标,是在一定条件下或在一定时期推进建筑节能应达到的标准和要求,具有条件性、阶段性和地区性的特征。