叶耀先:低碳建筑与节能减排

　　4月24日上午，2010中国建设行业创新管理大会和2010中国房地产两会论坛隆重开幕，邀请专家、行业领导探讨我国宏观走势、解读国家两会政策、把握未来市场趋势、决策企业发展战略。

　　以下为中国建筑设计研究院顾问总工程师叶耀先老师的发言

　　叶耀先：诸位下午好。

　　非常高兴能够有这个机会和大家交流一下低碳建筑和节能减排的问题，什么叫低碳建筑？现在对这个问题国际上也没有统一的定义，我现在说的是在全生命周期的同一般建筑相比，碳排放很少或为零的建筑就叫低碳建筑。比如比一般建筑减少80%到100%,等于是零了，就叫零碳建筑。为什么要出现低碳建筑呢？现在很多人说，绿色建筑、可持续建筑、生态建筑、健康建筑，很多很多，低碳建筑的出现和应对气候变化有关系。什么叫气候变化呢？就是自然变化或者人类活动所引起的变化，这是联合国政府间气候变化专门委员会做的一个定义。但是联合国气候变化框架公约里面就说，经过相当时段的观察，除自然气候变化外，由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变，这就是气候变化。气候变化是这样的，比如我们这是地球，太阳的光线就照射到地球，如果地球的表面没有大气层、没有温室气体，什么都没有，这时候地球的表面温度是负18度，但太阳照射以后到达地球表面，地球把一部分反射过去，一部分地球本身吸收，本身大气要吸收，吸收完了以后，又重新释放出红外线，这些红外线当中有一部分返回来，就成为温室气体。由于有了温室气体，地球的表面温度就不是负18度而是15度。温室气体主要有六种，主要是二氧化碳、甲烷等等，对气候影响最大的就是二氧化碳，二氧化碳大概占总增温效应的63%.

　　过去一万年当中，二氧化碳等等这些温室气体的浓度发生了什么变化。这张图是指二氧化碳，这是一万年以前的，这是现在的，中间看的不太清楚，我们把工业革命以来，就是1750年开始画了一个小图，1750年到现在，二氧化碳的浓度开始很明显增加，甲烷和一氧化碳也同样是这个情况。

　　还有气溶胶等等也是温室气体，温室气体温度增加就导致了气温的变化，表现在地球温度上升、海平面上升、降水出现变化，出现干旱和洪水。有的海岛国家就担心海平面上升以后，整个国家的国土就到海里面去了，就没有了，这样对人类和自然界会产生很大的影响，包括粮食与水资源、生态系统、生态系统和人类活动都会受到影响，这在社会发展中间、经济增长、技术、人口、管理等等也会受到影响，同时也会影响到温室气体。现在联合国提出来，我们的气候有变化，怎么办呢？有两种，一种是所谓适应性的措施，还有一种是减缓的措施，就是把二氧化碳排放减缓，从两个方面采取措施来应对气候变化。

　　二氧化碳排放到空气当中以后，它的浓度和大气温度和对海平面的影响要持续很长的时间，比如说这个地方假如全球或在某一个地方，二氧化碳排放到了最高点，然后就开始下降，即使二氧化碳排放下降，它本身的影响像海平面的增加或者温度的升高等等，要持续200年。这是联合国包括我们国家主流的看法、正统的看法。但是现在还有另外一种看法，因为气候变化主要的论据是从联合国气候专门委员会搞的报告，有的人在这个报告里找到问题，找到的一个问题是说，这个报告里说气候变化将会影响到40%的亚马逊雨林，这个报告是不对的，原文是说威胁是源于砍伐。《新科学家》杂志还说喜马拉雅冰川很可能将2035年消失，其实也是曲解了。二氧化碳现在因政治利益关系而被妖魔化了，气象专家麻省理工学院的一个教授说，如今“地球变暖”几乎成了一种宗教。哥本哈根会议上有一个说法，人类对这个有两种看法，只能信其有，不能信其无，因为这个事件对地球影响大了，我们必须得采取措施。现在中国政府向全世界承诺四条，一个是要加强提高能效工作，争取到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降45%,大力发展可再生能源，都是围绕二氧化碳，中国政府的立场是要减少二氧化碳的排放。

　　温室气体主要是由于日常我们用能、各种材料生产也是需要能源的，如果用化石能源的话就要排放二氧化碳，所以既有化石能源的利用，就能减少二氧化碳的排放。中国的能源消耗从2001年到2008年，每年平均增加8.5%,所以说化石能源的消耗增加的很快。建筑耗费的能源是比较多的，中国大概是30%到40%耗费的能源比较大，而且各种环境问题，比如建筑垃圾、臭氧层破坏等等和建筑都有关系。现在中国的立场就是要减少二氧化碳的排放，减少化石能源的消耗，就是要节能、要低碳。节能、在建筑上要实现节能和低碳怎么做呢？现在我们国家考虑的很多，包括你们在座的各位都考虑到建筑是有全寿命的，全寿命是指在建筑的前期，从自然界把材料采集过来，然后加工制造、包装运输，然后搞规划设计，建造期就是施工，然后就是使用、维护，之后到拆除期，拆除以后的材料，一种是再生，就是加工制造，还有再利用，做就是废弃物。节能低碳就是在建造前期要减少原材料的用量，在建造使用时期要降低材料的耗损，利用边角废料在日常要逐渐积累，到拆除期的时候要减少建筑垃圾，尽可能再利用，让废弃物尽可能回归自然。现在中国对于建筑的全寿命整个过程考虑的比较少，现在最主要的是从规划设计到施工、使用，要想建筑节能低碳，必须从建筑全寿命的三个过程通盘考虑。

　　怎样做一个低碳、节能的建筑呢？大概有四个方面，减少建筑材料生产的耗能、减少日常使用耗能、利用可再生能力、在建设方针和原则上需要考虑。我们中国建筑平均寿命不到30年，现在网上引起很多争议，说我的房子盖起来，怎么才住30年，实际上我认为没有搞清楚，所谓30年是叫建筑的统计平均寿命，统计平均寿命是怎么算出来的呢？是拿现有的套数，比如说我们的建筑面积现在有多少，除以每年新建的套数或者面积，这个叫做统计平均寿命。用这个统计平均寿命来看，建设的越早、越老，那么建筑寿命就越长。英国为什么长？它多少年就建设了，所以是125年，因为每年新建的很少，基本上不建了。刚刚兴起的国家，像中国，每年新建的很多，建起来的都不够，所以统计寿命就低。统计寿命只能对使用寿命作为一个参考，并不是说就是使用寿命，这个必须弄清楚。

　　中国的设计使用寿命是50年，不是30年，30年是统计平均寿命，开发商盖的房子，按照规划设计至少是50年，是没问题的。但是防水现在搞的非常差，现在工程质量最严重的是防水问题，漏水的严重，一个防水层的平均寿命1950年到1958年，是26年的寿命，但是到了1990年就每况愈下，一直到后来就只有3年了，和施工不精细等等都有关系。现在中国最严重的问题就是防水层的寿命太短，有的一年都不到。

　　要减少建筑材料的浪费，把使用年限增加到100年，日本现在搞200年，所以延长建筑生命的年限很重要。再就是控制面积水准，像日本有最低水准和诱导水准，城市四口人的家庭，面积是95平米，即使95平米所谓诱导的面积，而不是全部所有家庭都能达到，美国豪华的标准或者中等标准，经济型的是46.5到51.1平米，三个卧室双卫的才125到134,中国现在建筑面积明显比这些国家要大。新加坡曾经坚持一套住宅面积是42到125平米，后来他们就想是不是能够扩大一点，扩大到145平米，但是经过几年实践以后，他们认为这个还是不行，又回到了125平米，就是一套住房的建筑面积不要搞的太大，不仅不节约材料，碳排放也多，而且也不节约土地。

　　1999年国家统计局曾经对5000户居民做了调查，我根据调查资料画成了这个图。这个调查资料里问你最理想的住宅面积是多大，回答的是80到120平方米，我个人对于90、70不是很赞成，如果搞到80到120就很赞成，90、70对一部分人还不是很符合实际。

　　这是部分国家和地区的平均住宅面积，比如澳大利亚是210平米，是最高的，就是奥地利、法国等等，美国平均是150平米，中国台湾不到110,我们大陆没有统计数字，我根据几个省的统计数字大概是123平米。从这里看，中国大陆的住宅平均建筑面积是居于第三位的，仅次于澳大利亚和美国，比日本要大的多。

　　这幅图是日本京都大学请我当客座教授的时候给我提供的住房，从这个住房看，面积是非常节约的使用，这么一个小地方，底下是电冰箱，上面是微波炉，旁边是电饭锅，再旁边是热水瓶，把这么小的空间全部用上了，这四件东西如果我们摆的话，面积是它的一倍。

　　要减少建筑材料生产和消耗第三就是轻量简约，所谓轻量就是建议用钢结构，中国现在钢材数量很大，2009年我们钢产量达到了6亿多吨，是全球产量的1/3,另外钢结构在建筑业的比重，现在中国只占5%,发达国家已经50%以上了。钢结构和传统结构相比可以增加使用面积，自重是钢筋混凝土结构的70%,钢结构的碳排放，住宅用的钢大概是一平米100到120公斤，比钢筋混凝土低得多。采用钢结构是低碳、节能减排，就是减少材料生产的一种方法，所以我想我们在座的大家回去以后可以考虑一下采用钢结构。再就是采用轻格墙，还有关于石材的利用，石材最好用在建筑物底下一两层，不要在整个建筑里用石材。

　　建议采用木结构，木结构是一种可再生材料，而且自重比较轻，要多用寒带、温带的木材，少用热带木材，同时要木材和钢材结合使用，同时木结构要注意防火、防潮和可持续森林经营。中层住宅二氧化碳排放量是300公斤，钢材是480公斤，而且它或有光合作用，能够排放氧气，是天然的氧气储藏库，能够防蚁、防潮，木材优点很多。加拿大木材很多，就一直到中国来推广，让我们买他们的木材。我就搞不明白我们中国的木材哪儿去了，我想中国应该对森林加强管理，生产更多木材。

　　另外我们要简约景观造型，避免不规则的、豪华的没有用的东西。像这个图是一个住宅小区的照片，我去过西方很多国家，我看过很多个住宅小区，没有一个住宅小区有这样的东西，这个通常是在公园等地方有，这个肯定花了很多钱去做，所以这些钱都摊在房价里去了，买房子的人都要付这些钱的。另外喷泉，住宅小区搞喷泉我认为是岂有此理，但是现在很多小区有，中国人住宅希望有水，有水就有灵气，这其实没法解释。

　　这幅图是四栋房子，中间就是很小一块地，结果搞了两个亭子，体量很大，整个空间都没有了，我说搞这个亭子干什么，花这么多钱，没有用，做成这么豪华。这就是建筑材料使用增加，碳排放增加，花的钱又多。

　　这种房子在中国到处都是，顶上这些东西毫无使用价值，而且施工单位跟我说，非常难施工。建筑师就说好看，也没有什么用。我认为建筑师去搞这个房子，没有本事节能减排，就叫人多花钱、多增加碳排放，这么搞不行。这栋房子旁边的这些东西，完全可以不要，而且小偷还可以爬到上面去，进入家里面偷东西。中国现在到处都是这种情况。今后我建议施工单位跟设计单位说，这种东西没有用就不要搞。

　　（插话：现在不是设计单位的事情，地方行政领导让这么做，规划局，如果你不做他就不批）

　　叶耀先：这幅图，有的施工单位跟我说，别看这么一个小东西，做上去非常难做，这些东西都是毫无用处的，浪费资源。地震区最尖上的东西，有一个边带效应，最危险，发生地震的时候，这个东西掉下来砸你脑袋，有百害而无一益，说好看的那个人本身并不懂得规划。这是减少建筑材料生产耗能。

　　第二是减少日常使用耗能，建筑的围护结构包括外墙、外窗和屋顶，中国的围护结构考虑是跟气候条件有关系，中国有一个建筑热工设计分区图，分成五个区，严寒地区、寒冷地区、夏热东冷地区、夏热冬暖地区和温和地区，各个区设计要求不一样。这些区怎么划分呢？主要是根据最冷、最热的热平均温度和热平均温度的天数，比如严寒地区，最冷的时候就是负10度以下，负5度以下的一般在145天以上，这样的地区就属于严寒地区。严寒地区主要的要求就是采暖、保温。但是对于南方的夏热冬暖地区，主要就是隔热、通风。温和地区基本上部分采用采暖或者部分采用隔热，但是中国到现在为止，温和地区的节能设计没有标准、没有规范，而且有的时候我们把严寒地区的保温要求弄到夏热冬暖地区，比如到南方温州、广州一带，窗户铝合金根本不需要，不分地区、不分气候条件去做，结果会造成很多浪费。

　　现在采暖的方式各种各样，比如建筑采暖，采暖需要0.35兆焦，假如家庭独立采暖0.35兆焦就够了，因为中间没有任何损失，但是如果一个楼集中采暖就有损失，损失就是0.03兆焦，如果是通过小区来供热，又会增加损失，如果全市集中供暖又会增加损失。

　　建筑体形系数，什么叫体形系数？

　　（回答：不同外墙表面和建筑面积的比）

　　叶耀先：体形系数是什么呢？就是一个建筑外表面和空气接触的面积除以它所包围的体积，这个叫体形系数。体形系数越小就越节能，如果和空气接触的面积很大，就不节能。大家看这幅图，现在这四种平面形状，哪一种体形系数大？

　　（回答：我认为是右下角那个）

　　叶耀先：你们怎么不看我上面的那个图呢？根据那个图应该是梯形的最大，梯形的系数为什么大呢？这个地方有一个凹口，有三四米会凹进去，旁边会有一两米左右。每套面积非常小，但是住宅设计规范里规定，厨房一定要有对外的窗户，从楼梯进去以后，假如每一家厨房都要有一个对外厨房，就没办法设计了，怎么办呢？就挖一个。有的省就规定，卫生间也要有窗户，如果要明厨和明卫就不好办了。日本那边的，厨房和卫生间不一定要有窗户，如果非要有窗户，就浪费很大。要做两道墙，这个地方还没用，又有风，而且这是强制性条文，一定要严格做到，不能没有窗户。但是中国有很多理由，说中国煤气不行，日本煤气没问题，我们不开窗可能不安全等等的。反正体形系数越大，节能就越不好。

　　比如这个房子，凹进去很多，这是一家厨房，这是另外一家厨房，通过这个凹口弄成厨房的窗户。

　　窗户性能参数有两个，传热系数、气密性，还有可见透光度。铝合金传热系数比较大，断桥铝合金小，塑钢铝合金也小。

　　另外就是空调，现在采暖空调设备能效比人家低，要提高。再就是要解决供热系统、收费、用户等等一系列技术问题和管理问题，现在我们想解决，但是很多问题到现在为止解决的不很好，要自然的通风和采光。这个是单侧式局部通风、这是混合式通风。这是美国的一个中学，窗户中间隔开，有时候开下面，有时候开上面，必须好的通风。这是车窗，自然采光，而不是用灯光。

　　利用可再生能源，中国的太阳能是比较丰富的，分成四个带，云南这块是丰富地带，乌鲁木齐、新疆是其次，东北、河南等等这是一般区，再下边就是比较贫乏。太阳能提供热水或者供电。光伏发电系统有两个，一个是独立系统，就是自己弄完了自己用，第二是并网的系统，现在太阳能如果没有一个并网的系统，要发电可能比较困难。在日本我住了一家人家，就是并网系统，自己发的机多了就卖给电网，不够了就买，假如没有并网的系统就比较困难，但是并网的系统美国只有一个州会提供，中国现在这个问题还没有完全解决。另外太阳能我们还提出来要和建筑一体化，代替瓦，这个太阳能接受器比较好，放在阳台上，水箱放在这里，每家每户自己用自己的水，这样就比较间。这是平谷县的热水器太阳能，用起来很方便。这是太阳能光伏发电板放在外墙上，这是用在室外照明。

　　中国现在风能的利用是1/3闲置，利用率并不是很高。地热能沈阳全市建筑面积累计达到4000多万平米，如果有一栋房子在周边打管子还可以，如果是一片楼的话，非常麻烦，给子孙后代留下很多麻烦。

　　建设方针的问题。从50年代建国以后，提出来要实用、经济、美观。现在我们提出建筑的外观、建筑的方案，我问一个问题，建筑方案是根据什么确定的？比如我让你搞一个方案，你觉得是根据什么确定的？

　　（回答：使用功能）

　　叶耀先：对，是根据功能确定的，咱们很多都不是这样做的。比如这幅图，这一个小区里放这么一个东西，我问他们这是干什么用的，谁也回答不出来是干什么用的，这个地方连坐都不能坐，只能站着，就是观赏用。有的小区按度假村的概念来设计，小区变成度假村了，根本就完全是错误的。但是现在有的小区正在建，大概已经建好了。

　　根据我最近几年的研究，什么叫做低碳建筑、节能建筑、可持续建筑、绿色建筑、生态建筑、健康建筑等等，我任务应该符合“三最”的原则，你们开发商开发的房子符合这三条就是好房子，第一条是资源利用效率最高，资源包括人员、水资源、土地等等，利用的效率最高，比如现在讲低碳，现在有的地方说我要搞低碳城市，我不太主张提低碳城市，因为中国的碳排放在中国历史上是要不断增加的，中国经济要发展，碳排放就多。生活水平特点以后，用能就要增加，但是要提高效率，我们现在同样的耗能的情况，房间的舒适度达不达到这个水平，土地、资源、建筑等等要利用率最高。第二条，对环境影响最小，我们盖这个房子或者什么东西对环境不要造成负面影响，或者尽可能减少对它的影响。第三条，对生活种群的影响，我这儿没有提以人为核心，生活种群包括人和我们一起生活的动物、植物等等，比如日本大阪有一栋60年的房子，我到那儿去看了一天，这个房子盖了六年，现在肯定快十年了，那个房子盖成了以后，有22种鸟到那儿去生活，有6种鸟下蛋不走了，水下还有各种水生物等等，整个房子是立体规划，走廊里等等那儿都有绿化，在这个中心地区，有鸟到那儿去生蛋，就不走了，这种房子就是对生态可持续比较好的，所以要强调对生物种群最好，不能单纯以人为核心。

　　我们要低碳、要节能、要减排，最关键的就是要使得资源利用效率最高，对环境影响最小，对生物种群最好，符合这三条的就能达到低碳、节能、减排的效果。谢谢大家。