零能耗建筑及可再生能源新技术

中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长 徐伟

大家好!我的题目是《迈向零能耗建筑的技术与实践》，今天我讲的可能更实际一些。在座的都是搞建筑节能工作的，不管是搞科研工作还是搞产品开发还是搞设计，或者是搞管理，建筑节能有没有终极目标呢?我们1986年，中国第一本建筑节能标准诞生，标志着我们国家建筑节能工作的开始，到现在近30年，我们建筑节能有没有这样一个目标?有!我们讲的目标是什么?值得我们思考，是不是零能耗建筑就是我们的终极目标?就是建筑不耗能了，建筑节能的工作可以说就到达了一个新的阶段，到那个时期很多人就可以欣慰的休息了，可以说是休息了。但是这个阶段有没有?我们从30到50，50到65，65到75，未来85、95、100，100就是零能耗。

第二，我们绿色建筑方兴未艾，我们各个省市在过去十年里头大量推广，那绿色建筑的最高表现形式或者我们叫高性能的绿色建筑有没有呢?是什么?我想零能耗建筑就是它的一个表现形式，就像美国或者是国际社会正在推零能耗绿色建筑，叫绿色建筑+，什么叫绿色建筑+，就是和零能耗建筑的结合。

这是国际社会普遍用的词ZED，这个词有意思，净零能耗，也可以叫近零能耗，英文和中文正好一样，都是近零能耗，一个是纯净的净，一个是干净的净，有人问我NNENR为什么是复次不是形容词?我说我不懂，英文国家这么叫过来的，这么叫肯定有道理。现在全球是什么阶段呢，迈向零能耗的阶段，迈向多少年?可能是五年、十年、二十年，甚至三十年或者更远。

好了，近零能耗是大家普遍认同的目前发展的主要阶段，比如说在东盟，欧盟提出来二十年在欧盟成员国2020年的时候所有新建建筑要达到近零能耗，近零能耗有什么样的表现形式呢?今天我们谈的是被动房，大家听得很多，在座的专家也可能是围绕这个主题要进行发言，我们还有主动房呢?我们今天讲的近零建筑，实际上我要讲的一层意思是近零能耗是国际社会特别是欧盟比较明确的发展目标和方向。我们现在从事的被动式建筑或者德国讲超低能耗建筑是近零能耗的体系或者说是一种表达方式。

我下面的演讲分三个方面，刚才只是个开场白，大家体会体会，一个是发展背景，第二是典型工程分析，第三是思考。

我们可以看到，欧盟政策就是到2030年不同国家实现近零能耗的目标，比如说挪威执行的是被动房的标准，但有的国家并不是，丹麦比06年降低75%就是近零能耗。这就是欧盟在EPBD规定下实现2020年的具体目标。我们再看美国，美国在我今天开会之前的上周，刚刚颁布了定义。美国提出，在2030年联邦新建建筑都要达到近零能耗。当然是奥巴马在09年宣布的。

再看看紧邻韩国，韩国在吸收欧洲经验的基础上提出来到2025年要达到0能耗的住宅，这个步骤怎么实现呢?当然有一步、两步、三步，到2025年还有十几年，并不长远。

关于近零能耗各个国家的定义是不同的，称呼也不完全一样，我们展现出来的是它的内涵。比如说供暖、供冷、照明、热水、家用电器算不算，可能不同的国家在发展近零能耗过程当中不完全一致，说明什么?说明我们虽然是全球的发展方向，但是实际上各个国家出于国情的不同，发展的标准也不一样，实际上定义也不完全一致。

我们通过看国际能源组织IEA提出在全球过去十年里头零能耗建筑的主要发展的一个分布图，可以总结出基本上都是北半球，而且纬度越高占比越多，也就是说以供暖为主的零能耗实施项目非常多，我们赤道附近几乎供暖就没有了，主要以制冷或者说以供暖为主。

前面我讲的发展背景实际上也是要表达一层意思，全球各个国家都在根据自己发展的计划来制订零能耗、近零能耗的路线图和时间表，反过来也给我们提出一些思考和提示，下面我结合几个工程介绍一下他们是怎么实现零能耗和近零能耗的。

比如说美国非常推崇的可再生能源国家实验室，这个实验室投资103万美元，将近一个亿人民币建设的零能耗办公楼，达到了美国在能源部支持下的典型示范工程。

可以看美国目前存在的办公建筑是300千瓦小时/平米，环境标准很高，从300一直降到0是怎么过来的?通过执行节能标准达到150，在节能标准基础上通过高性能的设计又减一半，达到75%，75是包括所有耗电，包括供暖供冷照明、电器办公设备等。75千瓦/平米靠的是现场的节能手段来实现。

另外再讲讲韩国的一个住宅楼，也是在学习借鉴欧洲经验的基础上，他们最近几年开发了一个高层的零碳住宅。虽然名称不同，但这是现实的。这是韩国采用的一些技术，其实这些技术和我们今天讲的被动式超低能耗技术的体系可以说完全一致，不过它们与我们的名称不同，只是叫零碳或者叫零能碳高层住宅，这些技术我不讲，主要看他们是怎么实现的。

第一步就是和现有的居住项目相比，通过被动式建筑节约87%的供暖能源，也就是说从上面一下子可以降下来，把这个供热降到下面这个小的第三个插座和供暖，插座是很难减的，因为家庭的电器、你的微波炉、烤箱或者是照明电视，这些都是要耗电的。那么，通过电场的可再生资源再降低70%的电，就达到了零碳的高层住宅，最后的结果是多少呢?是热消耗15千瓦小时每平米，电耗8000瓦小时/平米。在座的人我讲数字大家未必清楚，在这里我必须要问大家一下，我们现在家庭的耗电量的需求是多少?我可以告诉大家一个数据，采暖这一项平均来讲在100千瓦小时的需求，耗费点在中国平均每平米多少?家庭每平米耗电量，30千瓦小时/平米。

当然我也讲讲中美合作能源清洁中心的近零能耗示范楼，我不讲它的技术途径，我也讲最后的数值，它的能耗指标是什么?就是供暖、供冷和减蓝，全年每平米25千瓦小时的电，刚才我讲了在北京，普通写字楼是100千瓦小时/平米，这是耗电，不包括耗热，因为在北京热是由热气和集中供热共赢的，不是靠电。我们加起来是25，这是什么概念?也就是说比普通办公楼要节省80%至90%。通俗来讲，就是冬天不用化石能源，也就是不用燃烧，既不用燃煤，也不用燃气。夏天比我们的普通的空调能耗降低50%。靠什么降低50%呢?是靠太阳能制冷降低50%。因为我们不能够说夏天牺牲舒适度，仍然需要有供冷，当然我们照明能耗相对上一般我们设计的时候要降低75%，现在实施以后，因为照明的设计标准改变以后，就没有75了。

刚才是我举的几个例子，剩下的是德国建的被动式建筑。它的指标也有对比，这个大家都清楚，因为他们的供暖需求是15千瓦小时/平米，刚才讲到韩国也是15千瓦小时/平米，当然都差不太远，当然还有一些其他的指标，我也不多说了，因为接下来有很多专家都会讲。

我想讲讲什么呢?就这些指标来讲，在过去几年里，我们有很多人对它的理解是不正确或者是不全面的。比如说它的夏季供冷温度是25度，有的很多人理解是26度。比如说我们讲供暖需求不是供暖能耗，供暖需求15千瓦小时，不是我们讲的供暖能耗。很早以前，我们国内讲课、翻译一说供暖能耗15千瓦小时，错!大错特错!根本就没有理解。

第二就是我们的理解的一次能源定量120千瓦小时每平米每年，是基于德国的一次能源转换系数得到的。我们河北省，我们北京市，我们华北、东北，我们易生能源转换系数跟德国不一样。简单来讲，我们发电不可能跟德国的发电转化效率是一样的。

前一段时期，我们在制订《中国被动式超低能耗技术导则》的时候，住建部组织专家讨论的时候，为这个问题争议很长时间，因为我们国家发改委没有公布的一次转换系数。

还有超温频率，何为超温频率呢?早两年我听很多人讲超温频率怎么怎么着，在座的人怎么理解超温频率，有供暖没有空调只有夏天有超温频率，有空调没供暖都是冬天的超温频率，如果都有空调有供暖没有超温频率，我刚才讲每个指标都是德国被动房研究所过去几十年研究、应用、纠正、完善的过程，但是我们的理解一定要全面、正确，包括我讲的我们的面积。他讲的每年每平米是什么面积?是建筑面积还是使用面积、或者是套用面积，在座的很多都是这方面的专家，你们理解这是什么面积?中国的标准这个面积是什么面积?建筑面积和使用面积平均差了0.8，认真思考一下。所以说过去很多人在过程中就是没有正确理解，你只有把它整个原来的定义找出来你才知道每平方米每年，这里的每平方米和我们讲的每平方米不是一回事，如果你认为是一回事至少差了0.8。

当然被动房主要的技术这个是经典的，很多人都不知道，德国专家更是如此，五大理念、五大观念，五大途径都有，很好理解，五大理念加上一条，就是人的行为。刚才刘市长问我，一个问被动式建筑增加多少钱，我回答后，他说不贵啊，第二问有没有问题，我说有问题，其他技术上我们都可以解决，但是生活习惯，人的行为要有所改变。五大理念里为什么要加这一条?实践告诉我们，由于我们过去的生活习惯，我们的生活的文化传统会带来我们得被动房以后的居住、使用带来变化，因此，在中国五大理念还要加上一个生活习惯或者叫人们的行为。

其实被动房在德国来讲很简单，一个被动一个测试很重要，也可以理解成我们要做很多很多，可能有的人认为不是这样，特别是我们所说的计算数据不是按PHPP计算的，实际上我们讲的基准都不一样，我们讲的条件都不同，比如说每人算多少面积，你怎么取啊?你的建筑里头每个人有多少面积就会跟结果有关系，怎么取?建筑设计就有中国的规范，暖通设计规范是我主持的，我也很清楚：你不了解PHPP你就不知道它是怎么定义的，它是标准化的定义，所以说计算能一致吗?

当然还有气密性。气密性我给大家思考一个问题，但是我也没想好，从北到南，从高纬度到低纬度是否都是一个气密性要求，我们可以思考一下。到哈尔滨、到北京、到上海，再到广州是不是都一个气密性。需要我们认真思考。

根据我们在国内或者全球做过的零能耗研究，其实很简单，就是一张图，这张图不一定有人看得懂，说白了通过被动式建筑，不管零能耗建筑或者是近零能耗建筑，或者是我刚上来讲的这张图片，不管是什么建筑，基本途径都是这样的，就是要把全年的这种高能耗指标通过被动技术降在80%以下，全球基本上都是这样来的。这样下来以后，才可能采用其他的主动式技术或者是帮扶，或者是可再生能源以及其他技术才能够解决，其实我们今天讲近零能耗建筑基本类似，可能在指标上不完全一致。

通过各个国家在过去这么多年开展近零能耗，当然也包括被动式建筑，我们可以看到它的技术途径就是五项，第一就是准确的建筑和能耗预算，你算不准，你平时的建筑可以，如果超低能耗近零能耗建筑如果算不准，就会出现风险，所以必须要准确的进行计算，我们要以目标位导向来进行。

第二，被动式建筑降低设计需求，不管什么类型首先要把需求降下来，能降多低降多低。我用一个词叫“最大限度”地降低需求，或者是“极大可能”地降低需求，都是这样，你如果做不到这一点，想实现近零能耗不太可能。

第三，就是我们传统的新风换气。

第四，就是可再生能源建筑一体化设计，其实要想实现近零能耗或者是零能耗可再生资源仍然是必不可少的，比如说很多政府官员在本地区推被动式建筑，无非就是对常规能源不依赖，减少燃烧和污染。包括京津冀地区，包括山东、河南都是一样，不依赖传统的以燃烧为主的供热方式。

最后一点，就是零能耗的监控调试和运行。我们中国做得很不到位，做完了项目都没有调试，大家都有体会，在我们建设程序里面没有，比如说河北省既没有预算，也没有时间，也没有人力。

前面讲完了，我们看看怎么促进近零能耗建筑的发展呢?

第一是定义，我们要有准确的定义，欧盟也在定义，刚才说前两天美国能源部在美国的定义，住建部即将颁布的《被动式超低能耗绿色建筑导则》有定义，明年我们还要启动中国国家标准近零能耗建筑技术标准都会对它进行准确定义。

第二是大幅度的提升节能产品技术性能，这是我们和德国、比利时的对比，在很多方法上我们还差得很远。

第三是可再生资源的提升效率，这个是NREL做的全球20年能源发展的路线图，实际上规模以后，可再生资源的价格一直在下降。

第四要进行不断的后续监管、评估和持续改进，今天我们建设的示范项目，包括我们奥润顺达即将竣工的项目，建完只是完成第一步，因为在我们国家过去没有这样的成功经验，行或者不行要靠数据说话，你说好或者不好不是你自己说，要有第三方的评价，要有全年的数据评价，否则就只是停留在理念、停留在别人的经验之上。

当然还有一条，就是通过市场竞争扩大规模，降低它的价格，我们可以看到，如果我们发展近零能耗建筑，相关的产品设备要不断的进行改造和提升，改造提升靠什么得到呢?一定是要扩大规模，也就是说标准化、工业化，只有这样，我们才能够真正把这种超低能耗的建筑进行推广，否则的话成本降不下来。我举一个例子，比如说手机，20年前手机一万块钱一部，今天手机几百块钱一部，就是竞争发展的结果，我们右边的玻璃是美国推崇的高性能变温变色玻璃，多少钱一平米呢?奥润顺达也得8000块钱一平米，订货周期一年半，今天定一年半以后才能拿到货，为什么?全球独此一家，它是专利产品。

当然，我们还可以讲，发展过程当中要考虑中国的国情，要考虑我们自己国家的一些特别的地方，这个就不展开了。

最后，提一下我们去年做的一个研究，是提给住建部关于中国建筑节能未来发展的路线图，刚才讲我们要实现建筑节能的中国梦或者是终极目标，怎么实现?我们提出一个30、30、30，到2030中国新建建筑的30%达到近零能耗。通过几步走，通过2014年到2030年十五年的时间，通过一步、两步、三步、四步来实现。

展望了一下，可以说近零能耗建筑已经成为国际新发展趋势，需要我们自己建立符合中国国情的近零能耗建筑，同时我们产业要不断的升级换代，满足市场的需求，同时需要尽快出台行业技术指南或导则标准。推广过程当中，做得行或者是不行，合格不合格，要有科学的认证。

借此机会，我跟大家分享了过去几年在零能耗、近零能耗、被动式超低能耗建筑的一些研究或者是思考。总之一句话，方向非常明确，大家路径并不是说是唯一，我们要不断的探索和实践，共同来促进，共同来发展，谢谢各位!