《严峻的挑战，建筑节能与幕墙节能的思考》

四、中国建筑幕墙、门窗行业面临的严峻挑战
1．围护结构能耗大
围护结构在建筑总能耗中所占比例约为72%，若以其为100%作基数，外墙的能耗传热量24%，屋顶能耗22%，地面能耗15%，窗户的传热量占20%和空气渗透量能耗13%相加，则约占建筑全部耗热的1/3，可见窗户在建筑能耗中占有较大的比例。
2．全面、系统节能的意义
建筑外围护结构节能不仅是给墙体做内保温或外保温。其实远远不止于此。这次刚刚落成的清华大学超低能耗示范楼是一个节能样板。在该项目研究中包括了对建筑物理环境控制与设施研究(声、先、热、空气质量等)、建筑材料与构造(窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等)、建筑环境控制系统的研究(高效能源系统；新的采暖通风和空调方式及设备开发等)、建筑智能化系统研究等。单就其外围护结构来说，也并不只是采用保温隔热墙体，要考虑到从墙体到地面、到屋顶，从采光到节水节电等方方面面，要有全面、系统的思维，运用多种节能技术。
3．科学节能理念
既要防止外围护不利一面，称为被动节能；又要积极开发利用有利一面，称为主动节能。就玻璃幕墙而言：即不是局限于防护玻璃幕墙的透明耗能的不利一面，而又利用玻璃幕墙的透明可以采用太阳能有利一面。
以双层结构玻璃幕墙为例，双层玻璃幕墙与普通单层玻璃幕墙相比，有两方面区别：一是双层结构比单层结构降低了幕墙的平均传热系数，从而减少了能耗，这是防护玻璃幕墙的透明耗能的不利一面；二是通过外层玻璃幕墙的通透性，利用太阳能在两层玻璃热通道产生的“温室效应”和“烟囱效应”，增添了冬季和夏季节能的效果。所以双层玻璃幕墙的外层玻璃大多采用点式超白玻璃，尽量提高通透性，增强热通道节能效应。因而双层玻璃幕墙不是局限于传统传热系数的被动节能，而又利用玻璃通透特性开发了主动节能。从达到上述目标的阶段性过程看，也不应将围护结构节能技术和产品的理解过于狭隘。
围护结构的节能是对于建筑周边的自然环境，如光线、温度、风压、气候状况等充分分析和了解的基础上，针对建筑本身的朝向、高度、室内功能等特点，通过有效地系统技术和产品对室内环境起到适应和调整的过程。这个过程需要综合多种因素考虑，需要处理多种关系，诸如隔热和得热、采光和遮阳、通风和热交换的关系，处理好气密性、水密性和传热、隔声的关系等等。这个过程不应仅仅依据于单一的状态指标，如传统K值就能够说明和解决的。“节能型”建筑和幕墙不能片面地理解为“低标准”和“简易房”。
建筑节能作为一种开发理念和政策取向，它不是、也不应该是牺牲必要舒适度和降低综合性能为代价来换取能源的节约，而是保障人民基本居住权益，并满足不同消费群体对建筑的多元化需求条件下，不断提高能源利用率。玻璃幕墙的大量发展，恰恰表明其确实能够满足城市发展的某种需求，甚至可以说，开放透明的玻璃幕墙是为城市而生。不能因为节能，而要我们现有建筑外围护结构都回到“秦砖汉瓦”的时代，我们现在不是笼统呼喊“叫停玻璃幕墙”。
正确的是：叫停能耗高的玻璃幕墙，积极开发节能的玻璃幕墙。这也不是简单的将一些技术累加或附加就能够实现的，而应结合中国实际研究、开发先进适用的新型节能玻璃幕墙。例如：LOE中空玻璃幕墙，隐框真空玻璃幕墙，双层真空玻璃幕墙,智能玻璃幕墙, 遮阳板玻璃幕墙等。
4．降低建筑幕墙、门窗围护结构传热系数
围护结构传热系数限值，英、法、德等国至今已修订了4次。见表3、表4。
从1976年到2002年，发达国家新建建筑单位面积能耗已减少到原来的1/3～1/5。不仅新建建筑保温隔热性能越来越好，还对既有建筑进行了大规模高标准的节能改造。与此同时，还在建造比一般标准能耗低得多的超低能耗建筑和零能耗建筑，其中许多建筑利用了太阳能、地热能等可再生能源，对经济社会可持续发展起到良好的示范和促进作用。国内外标准中建筑外窗传热系数的对比。我国建筑围护结构外窗传热系数限值为发达国家的2～3倍。
综上所述：以全面、系统、科学节能理念为指导，采用适用、先进、经济的技术，降低建筑幕墙、门窗围护结构传热系数，提高气密性，提高节能水平，达到或者优于发达国家水平，是目前中国建筑幕墙、门窗行业面临的严峻挑战！
五、建 议
1．统一概念和命题
我们以前曾有“绿色门窗、幕墙”、“可持续门窗、幕墙”、“生态门窗、幕墙”等概念和命题。和“四节”提法不同，内涵相通。建议统一为“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”概念和命题，结合我国门窗、幕墙的行业实际，进一步研究“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”的科学内涵。
2．新建门窗、幕墙如何贯彻相关的建筑节能设计标准
一是对于窗墙比≤0.7的门窗、幕墙。建议根据不同的气候分区、不同的窗墙比、不同的体形系数分别地、系统地制订“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”的标准设计、标准计算、标准节点、标准图集。方便建筑师、业主选用。
二是研究和开发窗墙比大于0.7和高舒适度（舒适度高于现行节能建筑标准的规定）的“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”。
三是研究和开发主动节能、再生能源、节材的“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”。
四是研究和开发“适宜居住”建筑的“四节门窗、幕墙”或“节能门窗、幕墙”。
3．加强我国既有建筑的门窗、幕墙改造的研究
研究的目的在于，既有建筑的门窗、幕墙实现节能50%的目标。在完成的试点建筑门窗、幕墙节能改造的同时，进行以下方面的专题研究。
一是既有建筑的门窗、幕墙能耗状况研究。将耗能等级区分成五个范围，以超过平均值1倍标准差之范围评定为“极耗能”等级；超过平均值0.33倍标准差而不超过1倍标准差的为“耗能”等级；在平均值上下0.33倍标准差范围评定为“一般”等级。
对于“极耗能”等级实行强制性改造；“耗能”等级实行推荐性改造；“一般”等级实行鼓励性改造。
二是既有建筑的门窗、幕墙节能改造的重点及节能改造方案的确定。
三是既有建筑的门窗、幕墙节能改造技术的研究和开发。
四是改造后的建筑能耗实测分析。
五是既有建筑门窗、幕墙节能改造经济分析。
六是制订既有建筑门窗、幕墙节能改造技术规程。

三、中国建筑行业所面临的严峻挑战
1．建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%，上升到近年的27.4%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比重最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国能源发展的软肋。
2．高耗能建筑比例大
到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿㎡。目前，我国已建房屋有400亿㎡，95%以上属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%。因高耗能建筑比例大，单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元，多排二氧化碳52万吨。
如果任由这种状况继续发展，到2020年，我国建筑耗能将达到1089亿吨标准。到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷发电能力，这将会是一个十分惊人的数量。据分析，我国目前处于建设鼎盛期，每年建成的房屋面积高达16亿～20亿㎡，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而95%以上是高耗能建筑。以此推算，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿㎡。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3．我国建筑节能状况落后，亟待改善
在上世纪70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
4．节能建筑与绿色、生态、可持续建筑内涵及关系
中央和建设部最近提出要大力发展节能节地节水节材型建筑（简称四节一环保）。目前，世界各国普遍重视节能和绿色建筑研究。许多国家和组织都在节能、环境、生态和绿色建筑等方面制定了相关政策和评价方法，有的已着手研究编制可持续建筑标准。由于世界各国经济发展水平、地理位置和人均能源资源条件不同，对绿色建筑和可持续建筑的研究与理解也存在较大差异。对比世界上主要国家在这个领域的研究成果。这些国家所注重研究的绿色建筑、生态建筑和可持续建筑的基本定义，提法不同　内涵相通。
不管绿色建筑、生态建筑还是可持续建筑都是注重以人为本和可持续发展，建造一个满足人类居住的室内环境，强调健康舒适。不仅包括适合的温湿度、通风换气效率、噪音、自然光、空气品质等物理量，而且包括建筑布局、环境色彩、照明、空间利用、使用材料及工作的满意度和良好的人际关系等主观性心理因素，最终目标也是节约能源，科学有效地利用资源。
我们从基本国情考虑，从人与自然和谐发展，节约能源，有效利用资源和保护环境角度，提出“节能省地型建筑”这一概念，主要内容是节能、节地、节水、节材与环境保护，注重以人为本，强调可持续发展。对中外85个（其中国外70个，国内15个）运用可持续发展理念进行设计的建筑物进行分析，分析结果表明，其核心内容主要也是节能、节地、节水、节材与环境保护等方面。从这个意义上讲，节能省地型住宅和公共建筑与绿色建筑、生态建筑、可持续建筑的基本内涵是相通的，具有某种一致性，是具有中国特色的可持续建筑理念。
5．发达国家的作法
一些发达国家是在工业化、城市化和大规模的城市建设基本完成后，结合国际能源和环境状况提出的，实际上多数国家也往往更多地研究建筑单体。我国正处于工业化、城镇化加速发展时期，建设量大面广，面临的环境和资源有自身的情况和要求。迫切需要用城乡统筹和循环经济的理念来研究节能，不仅要重视建设时的节能，更重要的是长期使用时的总能耗下降。重点要研究建筑使用过程中的能源结构和供应方式，提高能源利用效率，不仅仅要注重单体建筑上的效果，更要注重全面降低资源消耗和保护环境的总体要求。因此，根据中国国情，确立中国节能建筑和建筑节能科学内涵，尽可能减少建筑能源消耗，尽快地提高建筑能源利用效率，走一条低能耗跨越式建筑发展之路是中国建筑行业所面临的严峻挑战。