向零能耗建筑迈进

陈之泉

【个人档案】
高级工程师，英国牛津布鲁克斯大学荣誉博士，北师大珠海不动产学院特聘教授，广东省土木建筑学会理事长，广东省房地产行业协会终身名誉会长，广东省可持续发展协会副理事长，广东省城市管理研究会副理事长，原广东省第一任城市科学研究会会长，《发现》杂志社副理事长，原广东省建设委员会主任，原广东省九届人大常委会委员兼省人大城建环资委主任委员
专著：《论生存空间》、《论城市空间》、《循环经济》等。

　 摘要：宇宙中具备人类生存环境的星球只有一个，人类必须学会“一个地球的生活方式”。绿色住区是绿色建筑、绿色环境、绿色消费行为的综合体现。创建绿色住区是实现零能耗、无污染、保护地球生态环境的重要手段。向零能耗方向迈进，让绿色充满人间，是我们紧迫而现实的发展目标！
关键词：绿色住区、绿色建筑、绿色环境、绿色消费、通风、遮阳、隔热、太阳能。

人类要学会“一个地球的生活方式”
　 人类在苦苦地探索着太空的奥秘，其目的之一是想弄清宇宙中的生命之迷，目的之二是想为人类寻找第二个像地球一样的生存空间。1969年美国的阿波罗11号飞船登月，反馈回来的第一张照片告诉人们：月球是个死球；所以，我们还是要立足现实，保护好我们的地球，学会“一个地球的生活方式”，让地球的生态环境能持续承受数十亿人口的负荷，这才是我们地球人最务实的生存目标。
　 2007年4月，联合国气候变化委员会报告称：“气候变暖趋势的加剧，将严重影响人类的生存环境”。“专家们预测，到2080年，全球平均气温将上升2—4摄氏度，届时将有11亿到32亿人的饮水可能遇到问题，2—6亿人将面临饥饿的威胁，每年沿海地区2—7亿居民将可能遭受洪涝灾害。”气候变暖将使亿万人面临死亡的威胁。
　 联合国的报告告诉我们，地球处于人类疯狂攫取其资源的时代，生态环境向着恶化方向发展，人类也将面临地球亿万年发展史上从来没有过的恶劣环境。所以从现在起，地球人都要学会“一个地球的生活方式”，也就是说，要将地球人的人均资源消耗量，控制在人均生态足迹的再生能力之内，即1.8公顷水土面积可产生再生资源的范围之内。这就要求每个人要从生产、生活、交通等每个消耗资源的环节，把好消耗关，遏制浪费，真正实现地球的生态功能保持平衡态式，可持续发展的目标才有可能一步步实现。
　 实现这一目标，最根本的措施是，合理控制生产规模，在满足人类需求的前提下，将资源的开采量控制在最低水平；已开发利用的资源要按照循环经济的原理实施循环利用，最大限度地提高资源利用率、降低资源消耗率。
　 城市是消耗资源、产生污染、破坏生态的集聚地，是地球的癌发点。所以，实现城市生态化，让绿色充满城市空间，是人类走向可持续发展的重中之重。实现城市生态化，是个非常复杂而困难的问题。
　 今天我们重点研究城市住宅小区的生态化问题。住宅小区是城市这部复杂机器的重要组成部件，它在城市空间占有重要位置。将每个住宅小区营造成为“绿色住区”（或曰生态住区），是实施城市生态化的重要组成部分，是当代人不可推卸的重要职责。

　 创建绿色建筑
　 绿色住区应由绿色建筑、绿色环境和人们的绿色消费行为组成。
　 绿色建筑的概念是：舒适健康的人居环境，最少的资源消耗，恰当的人均使用面积（适当比例的中心户型），有效地节约常规能源，积极地开发利用清洁能源，从规划、设计、施工、使用、管理等每个环节全面贯彻可持续发展精神。
一般居住建筑，其形体是凝固的建筑物，而形成居住功能的元素是动态的流体物，即由水流、电流、气流、物流和信息流组成了现代居住功能。居住功能，是以能源消耗为支撑的。没有能源作支撑，居住场所也只是个凝固的建筑壳体，谈不上人性化、舒适化。然而，维持现代的生活方式，居住场所的能源消耗量相当可观，它要占到全社会能源消耗的25%左右（北京有资料显示占33%）。这些不可再生能源的消耗，直接或简接地危害着地球的生态安全，威胁着人类的生存空间。为了保护地球，保护人类生存的环境，我们要努力创建绿色建筑，实现居住建筑少消耗或不消耗常规能源，向零耗能建筑方向迈进。
　 创建绿色建筑，在建筑设计中要重点抓好自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温、智能空调、太阳能利用、水循环使用、“3R”（Reduce、Reuse、Recycle）材料利用等“绿色技术”的推广应用，以实现建筑本身不消耗或少消耗常规能源、不产生或少产生废水废物、不无故浪费自然资源、不恶化自然环境的目标。上海莘庄工业园区上海建科院科技园区内的示范楼（建筑面积1984m2）基本上都采用了上述技术，且基本实现了预期的目的。
　 充分利用自然通风是节能重要措施。建筑本体通常应南北朝向布局，最大限度地利用自然风的条件，利用得充分，在广东7-9月份，有可能实现35%的时间不使用空调；上海的示范楼，还利用屋顶排风道（面积达20m2），强化风压效应，保证夏季夜间有良好的自然通风效果。在排风道内设置加热器，利用太阳能转换成的热水，加热风道内的空气，强化自然通风热压效果，以实现舒适的室内风环境并减少夏季空调运行时间。这样做，全年可减少约2个月左右的空调运行时间。
　 充分利用自然采光，可替代部分灯具照明。外窗面积要符合节能建筑设计标准。窗户采光与遮阳措施的密切配合，可大大提高采光效率。上海示范楼，还利用中庭天窗的采光办法，有效地提高了室内的采光效果，用100m2的中庭天窗，使室内得到天然采光的有效面积达600m2，全年照明可节约1525kwh,照明节能率为10.8%。
　 遮阳技术不可乎视。通过采取遮阳措施，可以提高外窗的保温隔热性能，以满足节能要求。如天窗采用可控制软遮阳技术，南立面采用可调节的水平铝合金百叶外遮阳技术，西立面采用可调节的垂直铝合金外遮阳技术等，都是有效的遮阳措施。
　 外门窗隔热是节能的重要方面。据有关经验，外墙门窗宜采用铝合金断热窗框及中空LOW-E玻璃，其保温系数k值可达2.03/（k.m2）；天窗宜采用三玻中空安全LOW-E玻璃，其表面一层玻璃还具有自清洁功能。这样做，可以有效地提高外门窗的节能效果。
　 围护结构应是复合性隔热墙体。外墙体保温，有数种保温材料可供使用，如泡沫加气混凝土、再生混凝土空心砌块、陶粒混凝土砌块等，也可以在墙体中间夹一层数公分厚的聚苯泡沫塑料板，或在墙体外侧（或内侧）粉刷一层隔热保温防水层（如佛山产的CZ-1型），既可保温，又可防水，这是一种新型保温防水材料。
　 创建绿色建筑，还要推广利用“3R”（Reduce、Reuse、Recycle）材料。建筑物是资源消耗大户，每平方米的资源消耗量在1000kg/m2以上,大量的资源消耗，会严重影响生态环境。所以，在建筑物设计和施工中，要注意节约材料。能不用的材料尽量不用（减量化原则），能用再生资源的尽量使用再生资源（再利用原则），能循环使用的不一次消耗（循环化原则）。如墙体可采用再生混凝土空心砌块；基础垫层可使用再生混凝土；上部结构采用大掺量掺合料混凝土，可有效地降低水泥用量。
　 开发使用清洁能源是节约常规能源的有效手段。目前应以开发使用太阳能为主。在这方面，国内、国外都已有不少先例，如上海闵行区申南路新建的一幢三层办公楼，在墙面和屋顶上，用310块大小不一的“太阳能砖”和“太阳能瓦”（约500m2太阳能电池板），与建筑融为一体，建成了40kw容量的发电站，一年可发电5万kwh，足够该楼全年使用；整栋大楼的太阳能光电设施的造价为200万元，为整体造价的1/4。南京锋尚高档公寓，已基本实现“零耗能”目标，每平方米耗电仅7瓦（普通住宅的能耗是30-40瓦/m2），可做到冬天采暖、夏天制冷、基本照明不用钱。广州凤凰城已建成国内最大的私人家庭光伏发电系统，日发电6.4KW，可解决该户人家数百平方米建筑的用电问题。广州恒大公司在一幢别墅的屋面上已建成基本与建筑一体化的光热系统，其8m2的太阳能集热板，从外观看，与瓦屋面没有什么区别，所生产之热水可供8个人使用。
　 从国外来看，有更好的经验，如悉尼奥运会就成功地利用了太阳能。2000年，悉尼在奥林匹克大道上安装了19座像起重机吊臂一样的怪形建筑物——多功能塔，其上安装了1524块高效率的太阳能电池板，每年可发电16万KW。除满足自身用电需求和路灯照明外，多余的电出售（输送）给当地电网。在运动员村629幢住宅向阳一侧的屋顶上，均安装有太阳能电池板，从上向下系由太阳能瓦板、空气间隔层、屋顶保温层、结构层构成复合屋顶。太阳能瓦板，是由太阳能电池板与屋顶瓦板结合成一体化的产品，它由安全玻璃或不锈钢薄板做基层，并用有机聚合物将太阳能电池板包裹起来。这种瓦既能防水，又能抵御撞击，且有多种尺寸规格可供选用，颜色多为黄色土褐色。太阳能瓦板下面的空气间隔层，是具有温室效应的空间，为了充分利用热能，在这层中设有热回收装置，用以解决住户热水使用和取暖问题。在太阳能瓦板的下面，还安装有功率为4KW的电流转换器，以便把太阳能电池生产的直流电转换为交流电。每块太阳能瓦板的最大功率为60W。这套屋面太阳能发电系统，同样可将多余的电输送到当地电网上去。
　 悉尼市民麦克.莫布斯（Miohael Mobbs）的四口之家，在十年之前，就已经将其住房改造成为“环保房屋”。全家饮用之水来自于天上的雨水，经过滤、净化后进入室内自来水系统。天水的利用，相当于每年少用十万升（100m2）自来水。屋顶的太阳能电池板，每天可发电6KW，供应室内家用电器使用。太阳能电的使用，相当于每年节省4吨标准煤，减少8吨左右温室气体的排放。数年来未曾发生过断电现象。生活污水通过净化处理，用来浇灌花卉、冲洗厕所，等于每年减少十万升的污水排放。这户人家的水电系统的改造，共投入1.5万澳元（1澳元约等于6.5人民币），但每年节省的水电费开支可达3000多澳元，即五年时间基本可以回收投资。如果对房屋的围护结构能采取良好的隔热措施，则投入之成本还可以大大降低。在悉尼还有一户人家，每天将厨房产生的有机垃圾（约2.7KG/天）经自行处理后，变成肥料，施于后院的菜地和苗圃，每日剩余的真正垃圾只有正常垃圾数量的一半。

营造绿色环境
　 建设绿色环境，是创建绿色住区的重要内容。绿色环境，是指住宅小区红线内除建筑物之外所有地面的生态化建设。住宅小区所在地，原本具有天然的生态功能，小区建成后，原生态环境被人造环境所置换，其生态功能一般情况下会大大退化。但如果能采取如下措施，其生态功能将会有极大的改善：
　 一是要编制住宅小区生态型的园林绿化规划，并严格实施。小区内的绿地率应不低于30%，绿化品种应不少于60种，并以乔木为主进行营造；小区规划，拟按碳氧平衡理论设计住区绿化面积、植物品种及其数量，努力提高负离子含量，使其植被所产生的氧分，能基本满足小区人群的需求；绿化率拟不低于40%（含屋面、阳台、架空层的绿化）；乔木、灌木、草皮、花卉、水面兼而有之，乔木应以本地生树种为主；乔木的栽培部位，除合理布局之外，应重点考虑提高人行路面的绿荫覆盖率，以减少夏日路面的热岛效应；小区规划，还应考虑最大限度地减少硬质地面率，提高地面吸水及其储水功能。抓好小区生态型的园林绿化规划及其实施，可有效地改善小区范围内的小气候环境，也会降低嗓音污染。
　 二是在小区红线范围内，划出一定面积（如占地面积的3-5%）的土地作“生态菜园”使用。这是创建绿色住区的一个新的尝试。设置这样的菜园，可以产生良好的环境效果和社会效果。1）菜地的合理使用可以保持土壤的生态功能，吸收大量的雨水，以调节气候；2）菜地可供小区内部分住户轮流租种，通过租种的过程，使孩子们懂得粮食、菜蔬的生产过程，增加了孩子们农科知识；3）使住户有机会及时吃到新鲜而无污染的青菜，还可以在闲暇时间内享受种植与收获的乐趣，提升了生活品质；4）住户就近解决吃菜问题，可以减少外出采购，减轻城市交通压力，减少汽车的油料消耗和尾气污染；5）可消纳部分有机垃圾。
　 生态菜园的管理形式由土地使用权所有者确定。单位面积租价的确定、出租的收益，均归土地所有者；菜园的安全、浇水、施肥等可由物业公司代管，代管人的工资可从菜园收益中支出；菜地可以10m2为单位分割成若干小快，由住户申请租用；选种、轮种、收获由住户自行负责。地块的租用者，可定期轮换，也可以长期租用，均以合同约定为准。
　 在住区附近建设生态菜园，符合可持续发展精神。
　 三是在小区的绿地范围内，可划出一定数量的土地面积建设湿地。湿地是地球上独特的生态系统，与人类的生存、繁衍息息相关，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生态资本之一，与森林、海洋并称为全球三大生态系统，具有维持生物多样性、蓄洪防旱、降解污染、调节气候、防止自然灾害等多种功能，被誉为“地球之肾”。作为广东，年雨量较为丰富，地下水位较高，在城市的大型住宅小区内（或与其相配套的公园内），建设湿地系统（其中约1/4面积宜建成“砾床”），与小区的景观水面形成一个完整的生态水系，使污染之景观用水，通过湿地“砾床”的过滤、循环，达到净化的目的。住宅小区的湿地，作为小区生态环境的重要因素，它可以起到调节气候、降解污染、降低热岛效应、为水生小动物提供栖息地的作用。在大型住宅小区建设中，应该积极创造条件建设湿地系统。

倡导绿色消费
　 倡导绿色消费行为，是绿色住区的重要标志之一。人们的消费行为是受其思想支配的，有什么样的思想就有什么样的行为。绿色消费思想是当今高尚的环保思想，是文明消费行为的先导，它体现在人们节能节水节材节地的意识、保护生态的行为、接受可持续发展和循环经济理论教育的能力、创建绿色住区的科学理念等方面。理念是先导，行为是可能。树立了高尚的绿色消费思想，就会不自觉地产生绿色消费行为，如随手关闭水电开关、制止浪费资源行为、支持利用清洁能源、主动改造耗能建筑、抵制一次性消费等等。这些高尚的文明行为，一般不会自我形成，要靠电台、报纸广泛宣传，要靠举办专题讲座引导，要靠自我主动学习提高。作为绿色住区的物业管理公司，应将这一宣传教育任务义不容辞地承担起来。其形式可以从样化，如举办绿色宣传专栏、组织环保知识讲座、举行与环保有关且使群众喜闻乐见的多媒体演示和电影活动等。通过这些有意的活动，使人们树立增加科学知识、改进不良习惯；倡导绿色消费、树立时尚理念；蔑视浪费行为、弘扬节约资源；和谐睦邻关系、建设绿色家园。让绿色理念充满人们的思想，让绿色消费行为体现在人们交易的所有环节。
　 绿色建筑、绿色环境、绿色理念，构建成时尚的绿色住区。创建绿色住区，向零能耗方向迈进，让绿色充满人间，是我们从现在就要起步实施的、最紧迫、最现实的发展目标！