随着全球范围内能源需求的不断增长以及不可再生能源的快速消耗,能源供应日趋紧张。能源已经成为现阶段全世界普遍关注的问题,并得到想到的重视,所以能源的开发与合理利用已经成为不可忽视的以及值得所有人的重视。从资源消耗上来看,全球约1/6的资源消耗和建筑行业直接相关,中国建筑能耗总已占能源总消费的27.6%,居能耗首位。研究表明,全球排放的二氧化碳约有50%是因建筑物建造和使用产生的。因此,作为耗能大户的建筑,其节能具有非常重要的意义。
建筑节能,在发达国家最初为减少建筑中能量的散失,现在则普遍称为“提高建筑中的能源利用率”,在保证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。建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。建筑节能使用范围:建造过程中的能耗,包括建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输以及建筑施工和安装中的能耗;使用过程中的能耗,包括房屋建筑和构筑物使用期内采暖、通风、空调、照明、家用电器、电梯和冷热水供应等的能耗。
我国是一个发展中大国,又是一个建筑大国,每年新建房屋面积高达17-18亿平方米,超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。随着全面建设小康社会的逐步推进,建设事业迅猛发展,建筑能耗迅速增长。所谓建筑能耗指建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中采暖、空调能耗约占60%~70%。我国既有的近400亿平方米建筑,仅有1%为节能建筑,其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量,均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的2~3倍。这是由于我国的建筑围护结构保温隔热性能差,采暖用能的2/3白白跑掉。而每年的新建建筑中真正称得上“节能建筑”的还不足1亿平方米,建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%,逐渐接近三成。由于我国是一个发展中国家,人口众多,人均能源资源相对匾乏。国民经济要实现可持续发展,推行建筑节能势在必行、迫在眉睫。目前,我国建筑用能浪费极其严重,而且建筑能耗增长的速度远远超过我国能源生产可能增长的速度,如果听任这种高耗能建筑持续发展下去,国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求,从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造,这将要耗费更多的人力物力。在建筑中积极提高能源使用效率,就能够大大缓解国家能源紧缺状况,促进我国国民经济建设的发展。因此,建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施,符合全球发展趋势。
实现建筑节能技术途径之一是减少建筑内的能源总需求量。面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计,辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间,分析室内外空气流动是否通畅。
从环保出发的可持续性的节能思想在城市规划中的宏观体现。在城市生态环境的保护和利用中倡导“偿还原则”自然环境对城市规划的潜在影响要素主要包括土壤、水体、气候、动植物生态系统和景观空间5个方面。其中,土壤、水体和气候构成自然景观,是动植物和人类赖以生存的空间和物质基础。在对自然景观的保护中绿化与水系的保护至关重要。对于绿化,不仅仅将其作为景观对象,更要重视绿地的使用,强调建筑内部如中庭的物种多样性。对于水系,目前水资源的紧缺与污染已相当严峻,中国的情况尤为严重。同时又存在用水效率低、浪费严重的问题。德国在水系保护上所做的工作值得我们学习——特别注重收集雨水,让雨水尽快地渗入地下保护地下水系。以河岸的自然化处理取代人工化处理,既可降低水的流速、减少洪水灾害,同时又给了动植物一个多样化的生存空间。就连建筑物立面随处可见的植物绿化景观也不仅仅起美化建筑的作用,它们还有利于雨水的收集。在规划中应尽量避免对自然界的破坏,在我国经济建设快速发展的今天,通过简单地限制和减少建设来缓减对生态环境的破坏似乎是不现实的。而“偿还原则”较好地平衡了这样的矛盾。这个生态概念的意思是“侵入”和“补偿”应尽可能平衡,最好在当地就得到补偿。如果说在自然绿地中建房破坏了用地的自然生态环境,那么就要在建成的建筑物中尽可能多地偿还绿地和环境。比如通过庭院绿化、屋顶绿化等方式。偿还原则给予规划相当大的弹性,因此更适用于各种复杂多变的情况,可行性强。在城市空间规划中提倡紧凑型的城市布局及绿色环保的交通方式城市空间规划与政府的整个社会经济发展战略息息相关,或者说,前者是后者意志的体现。空间规划思想主导着城市的空间布局,进而决定了城市人口的主要交通方式。紧凑型城市布局的指导思想是:人类活动应尽可能紧凑,这样才能有效地利用资源、降低污染,这也符合我国城市规划设计中倡导的“四节”原则之——“节地”原则。分区域进行多中心建设是一种有效的做法。它以区域中心为核心,使区域内部人们的日常生活及工作得到有效的集成,以保持适当的规模与密度,高效利用资源。
对城市间隙空间进行填补和功能完善也具有节能的意义。加密城市已建成区域,如对已废弃的用地,如铁路、工厂及军事基地进行改建或更新,而不是一味地开发城市周围的未开发自然用地。充分利用这些“失落空间”,也是“节地”原则的一项重要举措。无人问津的下沉广场、切断中心与居住区联系的地面停车场、高速路旁的无主土地、闲置的河岸、废弃的铁路调度厂、工厂旧址等等都是常常会出现的失落空间。在城市规划初期,就应该综合考虑其他因素,更多发挥政府职能,就不会出现这种低活力空间,可以大大提高土地利用率,减少失落空间。
提倡绿色环保的交通方式紧凑型的城市区域应具有相当的人口、密度与规模,居住、工作和各种都市活动机能应组织在大众运输系统沿线,大众运输系统与路网应采取棋盘式架构,而非传统的由高(快)速公路、主要干道、次要干道和地区街道所形成的道路系统。大力发展城市轨道交通和公交线路,使之成为大多数城市人口的主要交通方式。保障自行车道及步行通道的安全、便捷,使之与大众运输系统有良好的连接。同时,加强静态交通秩序的管理建设,建设分布合理的机动车及非机动车停车场地。
城市用地布局的任务是将城市构成要素具体落实在特定的地理空间中。由于城市用地布局的具体对象(地理空间)不同,不同城市最终所确定的用地布局可能千差万别,不会出现完全相同的城市形态。首先,城市交通的能源需求在很大程度上受到已建成的空间结构的影响,并受到交通基础设施位置、服务范围和性质的影响。不合理的城市布局会带来过多能源消费。如目前我国许多大城市出现了在城市远郊建设居住区的热潮,而此类居住区普遍缺乏基础设施配套,导致了每天城市中心与郊区之间大量的通勤交通,消耗大量能源。其次,城市建设活动对土坡碳蓄积量和碳通量的影响极大,包括土地利用、土地覆盖变化、城市和道路建设、砍伐森林、破坏湿地等都可能引起土地碳的释放量。
城市的交通规划包括城市交通系统的硬件设施规划和交通政策规划两部分。城市交通中的硬件设施是城市交通的载体,交通节能减排需要硬件设施的支持。城市规划中不仅要规划发展城市轨道交通、公交车专用道等节能高效的交通设施,同时要注意以CNG、电能、氢能为动力的低排放或零排放的新能源汽车是未来交通工具的发展方向,在城市规划中促进其普及,如发展加气站等特种能源补给系统。城市规划中的交通政策规划内容丰富,如城市是否实行公交优先、是否鼓励步行和自行车交通、是否限制私家车发展等,其与硬件设施规划相辅相成、密不可分。一般说来,公交优先的城市人均交通的碳排放较低,且污染较小。目前清洁发展机制中已经将快速公交列入清单,我国已有杭州、济南、重庆等城市建设了快速公交系统。
城市规划过程中要严格执行规划一支笔,建设一张图的原则。各部门在敷设管线时要一次到位,必须用环保节能材料进行施工,否则决不允许进行施工,例如供热、供水部门取消焊接钢管管材,采用不易被腐蚀的塑料材料管材等,这样就可以避免“天天挖沟”现象发生。建筑采用新型材料,创新建筑材料,新型墙体、门窗和屋顶材料,提高节能效率,室内通风,供热系统等方面的技术创新,可以保障室内空气清新,避免开门窗而浪费能源。此外,需要考虑建筑材料的重复利用,减少建筑更新造成的建筑材料的浪费。总之,通过提高建筑寿命和节能水平并合理规划各小区楼房分配布局,实现可持续建筑,可以事半功倍,甚至多倍,是建设节约型社会的一个重要的高效率途径,也体现出城市整体规划与节能环保设计的重要性。