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1、北京住宅建筑中的低碳建筑技術

1.1建筑能源供給低碳技術

在對常規能源的節約利用基礎上，新能源在低碳建筑中的作用備受關注。新能源指非常規的可再生能源，包括了太陽能、地熱能、風能、生物質能等。北京地區受到區域面積、風資源量相對較小，風能資源分布于山區等因素影響，風能資源在住宅建筑的大規模利用較為困難；生物質能的應用則主要針對農村地區，且已經有了較大的發展。因而北京住宅建筑新能源重點在太陽能及地熱能的利用上。

1.1.1太陽能的利用太陽能的利用方式較多，有光伏發電技術、供暖技術、光利用技術及熱水技術。其中較常用的為熱水技術及光伏發電技術。太陽能熱水器是目前太陽能利用中應用最廣泛的供熱裝置，太陽能熱水系統又分為自然循環太陽能熱水系統、強制循環太陽能熱水系統及直流循環太陽能熱水系統。由于統一安裝有利于與建筑結合和節能、有利于城市觀瞻、造價較低、維修管理可由物業統一安排等原因，許多多層板樓住宅都安裝了住宅設計安裝大型全天候太陽能熱水工程。但北京地區高層住宅所占比重越來越大，高層住宅的太陽能利用成為重要的研究課題。太陽能光伏發電技術近年來得到了一定的發展。許多建筑利用太陽能電池組件與建筑屋頂的一體化形式，為建筑提供電能。但對于北京地區的高層住宅而言，屋面面積局限，可利用的太陽能較少，因此，高層住宅立面在太陽能利用中十分關鍵。屋頂不受外部遮擋，能充分利用太陽能，可采用效率較高的晶硅電池；立面在一天內的不同時段受到太陽照射程度變化較大，可采用高效薄膜電池，其特征是在微弱太陽照射下也可持續工作。太陽能電池組件在建筑立面的應用模式多樣，既可作為遮陽部件，也可與陽臺相結合；此外，還可利用高層建筑屋面的飄板。

1.1.2地熱能的利用地熱能的利用方式包括地熱發電、地熱水的直接利用（如地熱采暖、洗浴）和地源熱泵供熱制冷。目前常用于我國住宅建筑的是中低溫地熱水的直接利用及淺層地熱能利用。中低溫地熱水直接利用的方式中，供熱采暖占約18%，地熱供暖集中在北京、天津等大中城市。地熱供暖運行的成本比鍋爐供暖節約30%以上。但由于初期投資較大，地熱供暖的發展存在一定的阻礙，另外管道使用時間長，沉積嚴重會導致地熱供暖效果逐年衰減的情況。淺層地熱能的開發利用則較晚，20世紀90年代開始應用地源熱泵技術，京津地區發展較快。據北京市統計，本市采用地源熱泵技術的工程項目中一半以上的單位面積費用低于燃煤集中供熱的采暖價格，全部低于燃油、燃氣和電鍋爐的供暖價格。這表明地源熱泵技術在節約成本、節約能源方面有極大的應用前景，基于地源熱泵技術的研究急需加強。圍護結構主要包括了外墻、門窗、屋面及遮陽四個方面，建筑的圍護結構保溫隔熱性能越好，在室內外溫差較大的情況下流入或流出室內的熱量就越少，采暖、空調等設備的能耗也就越小，因而建筑圍護結構在建筑的低碳減排中起到重要作用。

1.2建筑圍護結構低碳技術

1.1.1外墻外墻保溫技術主要有外墻外保溫、外墻夾芯保溫以及外墻內保溫。其中外墻外保溫形式較多，包括了粘結固定式技術、機械固定式技術、干掛技術以及涂刷保溫漿料等手段，具有較明顯的優勢。在建筑造價提高5%的情況下可降低三至四成建筑能耗。外墻內保溫技術則在高層建筑中存在一定的優勢，針對北京人口密度高、房屋容積率高的特征，應大力發展外墻內保溫技術。目前，夾芯保溫復合外墻主要包括內保溫和外保溫兩種形式。

1.1.2門窗針對北京冬季寒冷、夏季炎熱的特征，窗戶的隔熱保溫性能十分重要。首先在窗戶選型上，平開窗的密閉性能相對于推拉窗更適合北京氣候，防止熱量的流失。其次窗框則宜選擇鋁斷橋隔熱合金型材，因其改善了鋁合金保溫性能差的缺點，綜合性能較好。在選擇節能玻璃上，應根據玻璃的位置確定產品，如日照時間長、陽面的玻璃應選擇熱反射和吸熱性能較強的玻璃，以減少空調負荷；背陽面的玻璃則應以控制熱傳導為主。通過正確選擇玻璃，使節能玻璃更充分地發揮其特性。熱反射玻璃是使用率較高的節能玻璃，它在隔絕太陽輻射的同時對可見光有較高的透射比，較適合北京地區對于陽光照射控制的需求。

1.1.3屋面屋面形式多種多樣，根據不同區域特征，可選擇不同的屋面。屋面形式主要有外保溫屋面、倒置式屋面、通風屋面、閣樓屋面、綠化屋面、蓄水屋面等。如外保溫屋面就適用于北京夏熱冬冷的氣候特征，因其將保溫材料設在屋頂樓板外側，可有效避免屋頂結構的冷凝與凍結，對北京寒冬季節屋頂的保溫起到良好作用，也適用于大部分住宅。

1.1.4遮陽常見的遮陽方式有：固定式、可調節式、可收縮式和植物遮陽。遮陽設施在遮擋太陽輻射的同時，應考慮采光和通風的因素，宜采風入室。北京夏季陽光照射強烈，需要遮陽，而冬天又較為嚴寒，需要將陽光引入室內，因而可調節式的遮陽方式（如百葉窗等）較適合北京住宅需求，同時，可以通過調節可調節式遮陽改變室內通風條件。

1.3建筑設備低碳技術

1.3.1空調冷熱源節能技術空調能耗中空調冷熱源的能耗約占總能耗的一半，因而空調冷熱源的節能技術至關重要。這些技術包括了：使用新能源、冷熱電聯產、熱泵技術和冰蓄冷空調技術。其中空氣源熱泵技術是住宅供熱制冷的最佳方式，它利用空氣作為冷熱源，直接從室外空氣中提取熱量從而為建筑供熱。

1.3.2新型新風系統技術北京空氣長期以來飽受季節變化影響，沙塵暴、楊絮等問題使完全利用窗戶通風變得困難，而高密度的塔式住宅通風性能差，因而必須采用新風系統，目前戶式空氣置換系統較為常用。基于住戶的不同要求，宜采用不同的新風系統技術：如戶式新風系統最佳選擇是采用全熱交換新風機組或自帶冷熱源的新風機組。此外，許多節能住宅采用了中央新風系統，進行智能化控制從而達到節能減排效果。

1.4建筑給排水系統低碳技術

1.4.1中水回收利用技術北京土地面積局限，建筑密度高，小區規模一般也較小，可采用獨立性中水回用系統（圖1），它具有投資少，見效快的特征；而規模較大的可采用區域性中水回用系統（圖2），它雖然水質和管道相對復雜，但集中處理費用低，中水供應充足，是適宜推廣使用的類型。在北京中水原水相對充足的情況下，如何提高利用效率，是今后研究的重要課題。

1.4.2衛生間潔具節水技術衛生間潔具的用水量在住宅用水中占很大比例，北京作為嚴重缺水的一個地區，推廣節水潔具可大量減少水資源的浪費。其中便器和沖洗設備的節水更有實際操作性。近年來，我國引進和開發了分檔沖水便器和光電感應控制的節水便器。對于住宅，分檔沖水便器更為實用。分檔單龍頭調節淋浴器則解決了雙管系統操作復雜導致的水資源浪費問題。

1.5建筑運營管理低碳技術

綠色物業管理為生活節奏較快的北京人節約了時間和成本，同時也促使人們過上更加低碳綠色的生活，它提供機電設備的智能樓宇控制系統和運營能耗管理。當前樓宇控制系統主要有中央空調管理系統、照明節能管理系統、變配電、給排水、電梯、設備管理系統等。不同住宅及小區應結合自身需求選擇，使其充分發揮作用。制定并實施節能、節水、節材與綠化管理制度，對小區內廢物進行分類處理等都是對運營能耗的管理和控制。但如何使這些管理發揮其應有的作用還需要人們提高對低碳綠色生活的認識。

2、北京地區低碳住宅建筑技術應用案例

2.1北京鋒尚國際公寓2002年，鋒尚國際公寓率先采用多項高舒適度低能耗技術：先進的外圍護結構和置換式新風系統、頂棚低輻射采暖制冷技術等，使其一度成為建筑業的焦點。但這些技術的效果是否符合預期設定，是否滿足了北京住宅的需求？首先，鋒尚國際公寓采用了復合式外保溫隔熱系統，在結構外側依次粘貼了100mm厚聚苯板、100mm厚可流動空氣間層、瓷板干掛幕墻。該墻體做法既保溫，又解決了保溫層內的濕氣問題，同時利于清潔，是北京乃至華東、華南都可以使用的墻體做法。鋒尚國際公寓是國內高層住宅中首次使用斷橋鋁合金節能窗結合高透型低輻射率中空玻璃以及鋁合金外遮陽卷簾的項目，從而有效減少太陽輻射對室內溫度的影響。通過在房間頂棚的混凝土樓板中均勻埋設PB管，管中的循環水吸熱、散熱，系統自動控制調節室內溫度，再加上置換式新風系統的輔助，彌補室內外溫度差異，控制室內空氣濕度，鋒尚國際公寓試圖解決北京夏熱冬冷室內外溫度差異的問題，并保證空氣質量。鋒尚國際公寓采用生物膜反應水處理技術，將中水應用于洗車、綠化等，節水量大，同時也能降低物業管理成本。在運營管理上，鋒尚國際公寓垃圾進行分類處理，其中食物類垃圾經粉碎后經密閉管道排入化糞池，避免污染環境；粉塵類垃圾則由中央吸塵系統低噪音、無二次污染地吸走；固體垃圾則需由業主自行送到分類垃圾回收箱中。天棚輻射制冷采暖系統使鋒尚國際公寓的溫度夏天為26度左右，冬天為20度左右，無法滿足所有用戶的個人需求。此外，該系統制冷制熱速度較慢，且對圍護結構的保溫氣密性要求很高，因而并不適宜推廣使用；鋒尚國際公寓的窗戶保溫隔熱性能優良，但價格昂貴；而其中央新風吸塵系統一旦有一戶工作，就會帶動主機工作，反而造成了能耗過大以及居住成本增加的問題。在運營管理上，食物類垃圾的處理實際上增加了化糞池的負擔，而較高的物業管理費用也加劇了住戶的負擔。雖然鋒尚國際公寓在住宅中運用了較多低碳技術，但在實踐中，仍應發掘推廣更適應區域特征、住戶需求的技術，只有把握了技術與成本、效率的尺度，低碳建筑才能得到真正的發展。

2.2北京當代MOMA當代MOMA獲得美國綠色建筑協會（USGBC）LEED-ND認證，表明低碳建筑在我國的發展又有了新的突破。與鋒尚國際公寓相比，當代MOMA更注重整體技術集成。當代MOMA位于北京東直門香河園路，社區以居住為主導，兼并商業、教育以及娛樂等功能。當代MOMA由建筑大師史蒂芬•霍爾設計，在感嘆其建筑藝術之美的同時，它所運用的節能低碳技術更讓人印象深刻。首先，當代MOMA采用了世界上最大的地源熱泵系統，從而使建筑內部溫度控制在20~26攝氏度之間，它大大減少了常規能源的消耗。同時，當代MOMA還利用太陽能，從而營造了可持續的社區。在圍護結構上，MOMA采用低傳熱系數、節能的材料與技術，有效減少外界環境對室內的影響。MOMA還采用了全置換新風系統，新、回風完全杜絕交叉污染，既節能又保證室內空氣品質。在中水處理方面，58%以上的生活廢水經過膜生物處理技術，重新投入當代MOMA內的商業等用途。當代MOMA采用地源熱泵與傳統鍋爐相結合的混合能源系統，北京地區盛夏或冬季時，可通過冷卻塔里裝的循環水調節峰值。這種系統在初期價格較高，但長期運行費用較低，可為住戶節省電費。同時，住戶可依據自身需求在的一定范圍內調節室內溫度和新風量，但同樣存在主機持續工作而導致的能耗量較大的問題。整體而言，當代MOMA應用了較成熟的低碳建筑技術，并結合北京地區的特點做了相應的調整，但其仍存在投入較大、能耗利用不充分等問題，因而住宅建筑在把握技術、成本與效率完美結合的道路上仍有很長的路要走。

3、結語

本文通過對北京地區適用的住宅建筑能源供給、圍護結構、建筑設備、給排水系統及運營管理五個方面低碳建筑技術的梳理，并結合案例，說明住宅建筑技術在適應區域氣候特征的前提下，應結合成本、利用效率等因素，從而進行推廣應用，帶動低碳建筑技術在住宅建筑產業的發展。此外，雖然低碳建筑技術對于節能減排有良好的效果，但我們更應推廣低碳的生活方式，在生活中實踐低碳，讓低碳建筑技術切實地成為我們生活中節能減排的工具。

作者：許小燕夏海山單位：北京交通大學