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能源问题是21世纪困扰人类的首要问题。我国是能源消耗大国，能源利用率低，能源结构落后。据统计，我国建筑业在建造与使用过程中的能耗约占社会总能耗的一半;与发达国家特别是欧洲国家相比，我国的建筑能耗相当惊人，仅采暖能耗一项，我国每平方米能耗是气候条件相近地区发达国家的3倍。因此，推广建筑节能技术，以促进我国的经济建设由粗放型、高能耗的发展模式向集约型、低能耗良性循环的发展模式的转变是一条科学发展的捷径。

温室效应加剧、臭氧层破坏、水资源危机、土地沙漠化等现象表明，人们所直接赖以生存的自然资源状况呈指数恶化的趋势。目前，引起全球关注的“环境”问题急需整治和保护，国际建协《北京宪章》中通过总结20世纪的“大发展”、“大破坏”，使我们感受到21世纪必将是一个“大转折”的世纪。自20世纪60年代以来，出现不少基于生态学原理的建筑理论、方法与实践，已经逐渐形成了一种独特的、区别于普遍流行的“国际式”建筑定式的建筑理念，如生态建筑、绿色建筑、可持续发展建筑、节能建筑。

节能建筑是探讨以满足建筑热环境和保护人居环境为目的，通过建筑设计手段及改善建筑围护结构的热工性能，充分利用非常规能源，使建筑达到可持续发展的应用研究科学。

近几十年来，特别是1973年爆发石油危机以来，西方发达国家的建筑节能内容一直在不断更新，主要经历了3个阶段:最初强调“建筑节能”(Energy Saving in Buildings);不久又强调“在建筑中保持能源”(Energy Conservation in Buildings)，即减少建筑中能量的散失;进入20世纪90年代，重点为“提高建筑中的能源利用效率”(Energy Efficiency in Buildings)，即以主动性、积极性的态度降低能源消耗、提高其利用效率。如今欧洲已经出现了极为“严格”的零能耗住宅标准(Zero Heating Standard)、零CO₂排放标准(Zero CO₂Standard)和能源自给标准(Autonomous standard)，并且已有少数达到上述节能标准的居住建筑投入使用。

我国建筑界对第三层次的节能概念有较一致的看法，即在建筑中合理地使用和有效地利用能源，不断提高能源的利用效率。

能源问题早在1973年世界能源发生危机时就已提出，当时由于中东石油危机带动全世界能源价格飞涨，迫使全社会、政府机构重视能耗问题。以1999年为例，化石燃料(常规能源)占世界能源消费的90%，在我国高达95%，这些有限的、无法再生的能源，如石油，据探明储量仅可再开采30余年、煤尚可开采到2300年，如果考虑到能耗增长的级数成“幂指数”态势，煤仅可供110年，石油只可供不到20年。

我国国民经济是美国发展水平的1/10，但社会总能耗却是美国的1/3、煤炭耗量为世界第一，废气排放居第三，我国能源生产的增长速度还滞后于国内生产总值的增长速度，能耗问题将成为制约我国国民经济发展的重要障碍。据统计，目前我国能源产量有13.3～13.7亿吨标准煤，但我国的经济建设和人民生活所需能源将有25%的缺口。目前，高速发展的经济所需能源的开采已开始使用我们后代的能源份额。

建筑能耗由建造过程的能耗和使用过程的能耗两部分组成。建造过程的能耗是指建筑材料、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;使用过程的能耗是指建筑在采暖、通风、空调、照明、家用电器和热水供应等使用过程中的能耗。在国际上，它是与工业、农业、交通运输能耗并列，属于民生能耗，一般情况下，日常使用能耗与建造能耗之比，约为8∶2～9∶1。可见，建筑能耗的状况，特别是采暖和空调能耗，是牵动国家全局的大事情。

在建筑生命周期中，能源使用费用是一个重要方面。图5.1所示是一个空调办公楼中能源使用的分配，说明有一部分可以通过被动的方式获得最大的能源节约，通过降低运营阶段的能源消耗，可减少一栋建筑的投资与运营费。

1)“可持续发展”

“可持续发展”这一概念自20世纪80年代初由国际自然和自然资源保护同盟提出以来，经过1987年联合国主持的“世界环境与发展委员会”(WCED)对其含义作了界定——“既满足当代需求，又不危及后代人满足其需求的发展”。1992年6月在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会对此达成如下共识:“我们需要一个新的发展途径，一个能持续人类进步的途径，我们寻求的不仅仅是在几个地方、几年内的发展，而是在整个地球遥远将来的发展。”强调有效、有节制地利用不可再生能源。可见，“可持续发展”已经成为21世纪世界各国面临的战略选择。

1—内部供热耗能48%;2—制冷耗能10%; 3—泵机、电扇耗能19%;4—HWS 6%; 5—办公机械耗能1%;6—照明耗能16%

可持续发展建筑的一个最普遍最明显的特征是节约能源，它包含两层含义:一是指建筑运营的低能耗，二是指房屋建造过程中的低能耗。建筑节能是我国可持续建筑发展的重要技术措施之一。

2)可再生能源的应用

节能建筑在提高建筑围护结构的热工性能的同时，在建筑设计中充分利用再生能源，尽量少地消耗常规能源，用再生能源代替常规能源的消耗。太阳能应用是节能建筑设计的主要手段。我国地域辽阔，年日照时间大于2 000小时的地区约占全国面积的2/3，属于利用太阳能较有利的区域。

太阳能建筑分为主动式和被动式。

主动式太阳能建筑——以太阳能集热器、管道、散热器、风机或泵以及贮热装置等组成的强制循环太阳能采暖系统。其特征是仍需耗费一定数量的常规能源。一次性投资高、技术复杂且维修管理工作量大。

被动式太阳能建筑——通过建筑朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体、色彩的巧妙设计，以及建筑材料的组合、构造措施的恰当运用，并采取一些与建筑构配件密切结合的太阳能采集、保持、贮存和辐射分布装置，从而解决建筑物冬季采暖问题，同时在夏季通过相应的技术措施，合理有效地组织自然通风，散逸室内热量，达到建筑物致凉目的。

3)其他可再生能源

地热能是贮存于地球内部的一种巨大的能源，主要是地热蒸汽和地热水。它也是一种很有前景的能源。据计算，地球陆地以下5千米内，15摄氏度以上岩石和地下水总含热量达1.05×10²⁵焦，相当于9 950万亿吨标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几万年能源之需要。

沼气能是农村普遍应用的能源。沼气是一种可燃气体，主要成分是甲烷(CH₄)气体。生产沼气的原料丰富，来源广泛。人畜粪便、工农业有机物废渣和废液等，在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧性微生物的发酵作用，就能产生出沼气。沼气是一种可以不断再生、就地生产、就地消费、干净卫生、使用方便的新能源。在目前，它可以代替供应紧张的汽油、柴油，开动内燃机发电，驱动农机具加工农副产品，也可以用来煮饭照明。我国广大农村有着丰富的沼气资源。预计，如果将全国的农作物秸杆和人畜粪便的一半利用起来，就可年产沼气650亿米³。仅就它所产生的热能来说，就相当于节约1亿多吨的煤炭。

风能指空气流动所形成的动能，风能是太阳能的一种转化形式，太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均空气沿水平方向运动形成风，风的形成乃是空气流动的结果。风能利用主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能。我国风能资源丰富，全国可开发利用的风能资源总量为2.53亿千瓦，资源分布也很广。

20世纪70年代产生的能源危机，在石油价格暴涨的压力下，迅速掀起了建筑节能的高潮。到80年代后期，人们越来越认识到燃烧化石燃料排出的大量CO₂，正在对地球造成温室效应，对人类生存造成威胁，为了拯救地球环境，必须抓紧建筑节能。

温室气体是指以CO₂为主，包括甲烷、氟、氯等多种气体，它能够让炽热的太阳发出的短波辐射几乎无衰减地通过，却对常温的地球向宇宙发出的长波辐射造成障碍，对地球起到类似温室的作用。在过去的100年内，地球表面温度升高了0.5℃。由于温室气体浓度的增高，21世纪，预计每10年可能要增温0.3～0.5℃，地球还会加速变暖。

面对正在遭到严重破坏的自然环境，减少CO₂的排放，节约建筑用能，成为全球的共识。各发达国家把对节能建筑的要求体现在建筑节能规范和标准之中，并逐步提高，以促进本国的建筑节能工作的开展。

如在法国，1974年首次颁布了建筑节能保温设计标准，规定了新建住宅建筑热损耗的上限，通过加强建筑物围护结构的保温性能，减少空气渗透量，降低建筑的热损失，从而使新建住宅的采暖能耗降低了25%，达到节能的目的。之后，法国政府又几次对住宅建筑热工规范进行了修改，进一步降低了能耗，到1999年，法国的新建建筑各项能耗指标比1974年的标准减少了50%。法国政府还在近5年的时间内，对原有住宅的5%进行了检测，对近一半检测不合格的建筑实施节能改造，据统计，从1974年到20世纪90年代初，法国新增住宅面积14%，而建筑能耗几乎没有增长。

美国国家标准局(NBS)也于1974年制定了“新建建筑物节能设计及评价标准”，对建筑的围护结构、采暖空调、供电照明等提出了技术要求，对各类建筑物提出了强制性的能耗标准，除此之外，美国政府还鼓励各州因地制宜，制定各自具体的节能规定。

1977年8月，德国首次颁布了建筑物节能的隔热法令，为了鼓励建筑进行技术改造，减少能耗，政府又制定了激励政策并规定，“在1977年2月到1982年，为改造房屋围护结构和采暖设备支付的资金，政府给予25%的补贴，并在10年内减税10%。”从此，外墙外保温技术以德国为中心，在欧美迅速发展起来。

另外，日本、英国、加拿大等国家也采取了有效的建筑节能措施，建筑节能工作取得了很大的成功。

我国的建筑节能工作开始于20世纪80年代初期。首先是以围绕降低北方城镇的采暖能耗展开的，分三个阶段实施。

(1)第一阶段:新设计的采暖居住建筑1996年以前在1980—1981年当地通用设计能耗水平基础上节能30%，其中维护结构占20%，采暖系统占10%。

(2)第二阶段:从1996年起新设计的采暖居住建筑应在1980—1981年当地通用设计能耗水平基础上节能50%，即在第一个阶段的基础上节能30%。

(3)第三阶段:从2005年起，新设计的采暖居住建筑应在1980—1981年当地通用设计能耗水平基础上节能65%，即在第二阶段的基础上再节能30%。

1986年建设部颁布了我国第一部《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—1986)(目前已淘汰)，1995年又颁布了第二个节能标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—1995)，2000年颁布了《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》(JGJ129—2000)和《采暖居住建筑节能检测标准》(JGJ132—2001)，以及《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134—2001)等多项建筑节能标准。

尽管我国建筑节能取得了显著成果，但与发达国家相比，差距仍然较大，从表5.1可以看出，围护结构的传热系数，外墙约为它们的2.6～3.6倍，屋顶约为3.2～4.2倍，外窗约为1.4～2.0倍，此外，门窗空气渗透为3～6倍。综合多种因素分析，我国采暖住宅单位建筑面积能耗约为气候条件相近的发达国家的2倍左右。可见我国在建筑节能方面要缩小与发达国家的差距，任重而道远。