近日印发的《中共中央 国务院关于推动城市高质量发展的意见》提出,要建设现代化人民城市,推动城市发展绿色低碳转型。
作为城市基础的建筑物,要如何实现绿色环保、降低能耗?记者采访了长期从事近零耗建筑设计和教学的天津大学建筑学院教授任军。
任军 天津大学建筑学院教授、近零能耗建筑研究院院长,国务院特殊津贴专家
中国环境报:对于办公楼、住宅小区、公共场所等不同的城市建筑,您认为如何实现“近零耗”?
任军:首先,无论哪种建筑类型,先从技术手段,在经济合理的前提下,通过建筑的保温、通风、采光等设施、设备的设计,降低建筑自身的能源需求。其次,在建筑物使用、维护的过程中,尽可能使用可循环、可再生能源,例如光伏、光热、地热、空气能等,不同的气候区、不同类型的建筑有不同能源选择。
从建筑物功能特点来说,总体上核心就是要节能,保证建筑使用做到超低能耗,超低能耗也是近零能耗的一种形式,但未必要完全达到近零能耗。具体地讲,办公楼主要是白天使用,主要的能耗来自保温也就是空调的使用,需要使用更高效的能源,因此可以把光伏太阳能作为能源设备选择的核心。我主持设计的住建部中瑞(士)零碳建筑项目第二批示范工程中泰兴经济开发区自来水厂综合楼的设计,就使用了最新型的钙钛矿光伏组件。
住宅主要是晚上使用,具有高层、高密度等特点,相互有遮挡。相较之下光热、地源热泵可以为住宅提供能源。同样,学校也主要是白天使用,学校楼层普遍低,屋顶光伏发电适合白天即发即用,同时加强屋顶保温也能够减少空调设备的使用。
中国环境报:您曾提到目前“近零耗”的房子建设成本较高,对于住宅小区可能难以实现,您认为对于新建造的小区来说,哪些方面是可以做到的?对于进行老旧小区和旧城改造来说,又有哪些方面是在改造过程中可以开展的?
任军:对住宅小区来说,我觉得低碳社区的理念比单纯地把单体住宅做成近零能耗更重要。低碳社区可以从规划层面入手,例如在社区出入口设置,方便居民使用公共交通出行;在做景观布局时可以结合生态廊道和海绵城市的做法进行建设,在住宅小区内设置通风廊道,同时和慢行交通融为一体;在进行配套服务设置,可以在小区内引入满足生活需求的商业,开办幼儿园和养老设施,以减少居民出行的需要。在住宅布局上,要考虑到不同气候区的特点,从通风、采光、保温等方面入手,减少能源需求,建设绿色建筑。
对于新建小区来说,高性能的围护体系(建筑中由屋面、外墙、门窗等组成部分构成的集成体系,其核心功能包括抵御气候侵袭、控制声光环境、保障空间私密性),除了要节能还需要考虑居民居住环境的健康舒适程度,尤其是窗户的设置,因为窗户的溢漏、保温、采光、隔音功能直接影响居住体验和节能效果。此外,居户的外遮阳设施也十分重要,进行外遮阳可以起到遮阳隔热、透光通风的作用,可以减少夏天空调的使用,目前外遮阳技术国产化率的不断提高,成本有所降低,技术更加普及。此外,建设中水处理设施,用来为生态廊道浇水、开展社区清洁等。
北京大兴的零舍,近零耗乡居改造。受访者供图
老旧小区改造核心是提升围护体系的性能,其中效果最大的是更换窗户,例如换成三玻双中空的玻璃和断桥铝的窗框,如果资金充足还可以考虑使用LOW-E玻璃及在玻璃中间充惰性气体的窗户。其次是改善屋面防水,因为改善屋面防水的同时可以增加屋面的保温厚度,使得保温防水性能共同得到提升。现在很多老旧小区改造时会优化停车布局,在优化时要考虑增加电动车位,设立充电桩,方便大家使用新能源交通工具。此外,老旧小区重新粉刷涂料时选高反射涂料,来降低夏季的太阳辐射。这些措施在南方和北方城市都适用。
中国环境报:节能降碳不止在房屋本身,房屋建材的原材料、供应链、运输等方面也会产生碳排放,您认为城市改造在选择建材的时候,应该从哪些方面考虑?
任军:绿色建材是一个很大的系统,包括钢材、混凝土、墙体材料、门窗、精装修材料等。
从品类上说,绿色建材包括几个类型,循环建材、回收再利用建材、废弃物为原料的建材,也包括可以减少用量的高性能材料等。可循环的建材例如金属、木材等。回收再利用建材例如拆迁时建筑物的原有砖等;废弃物为原料的建材例如使用炉渣制砖等;高性能材料的使用可以在总体上减少建材用量,例如使用高强钢可以减少钢筋的使用量。
此外,在建筑施工时多使用本地建材,减少如进口石材等使用,可以在运输环节上实现低碳。
中国环境报:您曾说绿色建筑是一种设计理念,它的内涵是什么?这种设计理念如何和房屋的实用性和审美、城市规划和功能融合在一起?
任军:绿色建筑设计是一个系统性的设计,涵盖规划、空间布局、材料选择、外檐形式等等各个方面,因此需要有一个整体的绿色或可持续理念,来引领设计,在设计过程的每一步都能考虑到建筑这一环节对可持续发展的影响,才能系统性地运用技术来实现建筑环境整体的绿色设计。
安全、绿色、舒适、智慧是我国建筑住宅建筑发展的目标,其实绿色也包含了健康舒适、安全耐久、智慧运维等各个方面。绿色除了节能减碳之外,对使用者带来的是健康舒适的空间环境,像外窗性能提升可以改善采光和保持温度,房屋安全耐久,实际上减少了因维护、更新而增加的建材使用。
从美学来讲绿色、节能技术可以与美学相融合,例如光伏建筑一体化设计(将太阳能光伏发电组件安装在建筑的围护结构外表面来提供电力)就能够实现能源供应和建筑造型的完美融合。例如泰兴经济开发区自来水厂综合楼,同时将光伏安装在屋顶和立面上,建筑的外观设计还体现江南水乡“风廊水巷”的特点,此外还有江南园林风格的遮阳防晒墙等技术,都可以让整个建筑外观更美观。
天津柳林生态科技馆,近零耗建筑。受访者供图