资料来源：2005年度科技部社会公益研究专项（2005DIB5J199），《建筑围护结构国外先进节能法规标准和技术跟踪研究》项目，建筑材料工业技术情报研究所综合报告， 2009年12月
2、环境恶化与传统资源的不可持续性
• 2.1 雾霾的大面积爆发，宣告传统粗放式的发展 模式的终结； • 2.2 80%以上的江河污染；土壤污染更加严重； • 2.3 传统矿产资源、化石能源的不可再生性，决 定其早晚要枯竭，不可持续发展
• 3. 2.1 可再生能源的历史机遇 • • 3.2.1.1 可再生能源的种类 • 可再生能源主要包括太阳能、生物质能、风 力能、海洋能、水力能、地热能、核能等（图 3）。 • 这些能量相对来说比较丰富，但是限于人类 目前的知识和技术局限性，可以大规模利用的还 不多。 • 随着科学技术的不断进步，相信有一天这些 能源会得到大面积的有效开发，造福于人类。
怎么办？对策：
• • • • • （1）节流和开源并重； （2）人口的平衡发展、人口零增长； （3）提高能效； （4）围护材料与被动房； （5）可再生能源与被动房。
• （1）节流和开源并重, 节流在先； • （2）人口的平衡发展、人口零增长； • 如果不注意人口的平衡，都达到瑞士和 美国的生活水平，有人做过预测，需要2.4 个地球！
传统能源带来的问题
• • • • • （1）、能源枯竭； （2）、环境污染； （3）、气候变化； （4）、成本高升； （5）、局部战争和纠纷。
解决的对策
• （1）首先是节能减排：低能耗建筑； • （2）最后是发展零能耗建筑、零排放建筑；
• •
技术上已经有了解决方案 发达国家的行动计划
表1 部分发达国家净零能耗和净零碳排放建筑规划
1、建筑业的耗能现状
• 1.1建筑业的耗能比例 • 中国的建筑能耗占国家总能耗的30%左右， 发达国家这个比例为40%以上。可以推断出来， 随着人们生活水平的不断提高，我国建筑能耗 也还将不断地提高。如果加上建材生产和运输 过程的能耗，整个建筑业能耗将远远超过国家 总能量消耗的50%以上。因此，建筑节能的意 义十分重大。 • 此外，中国建筑能的1/3左 右。号称中国建筑的两大软肋。
3.4 可再生能源大有可为
• • 3.4.1太阳能利用 太阳能在建筑行业的利用是大势所趋，国 际上光伏和建筑一体化已经有很长的历史了， 特别是太阳能发电，包括反馈到电网。 • 国内的利用主要还是太阳能热水器，技术 已经非常成熟，正在大面积普及当中。未来的 发展是需要大力普及光伏和建筑一体化，重点 在于利用光伏发电解决照明和家用电器用电， 以及包括做饭和炒菜在内的高等级能源需求， 也为热泵普及提供高级无碳电力支撑。 •
图7 热泵在未来社会中的重要地位
工业
家庭建筑
中央控制
商业建筑
温室大棚
图片来源：Krijn Braber，Amersfoort, 13 May 2009
图8 2025年热泵在丹麦风力发电供需平 衡中的作用
图9 德国1996-2002各年度三种热泵销售数量
数 量
气源 水源 土源
图10、荷兰的案例：今后几十年需要更大幅度的节能和更大规 模发展可再生能源的理想情景预测 前提是人口稳定，零增长。
图6 丰富的可再生能源
来自土壤和地下水的能量：热、冷
废弃物衍生燃料
问题：需要空 间地方、时间、 供需模式、能 量低密度、利 用的质量和成 本高。 需要有效的提 取和储存方案： 土壤，大容量 蓄电池等。
动态资源： 风、水利、 潮汐
太阳能：热、光伏发
3.2.2 热泵技术在建筑业的优势
• 热泵技术是利用可再生能源的一项潜力巨 大的技术。不论是以空气和水为热源的热泵还 是以土壤为热源的热泵，都将在建筑业的可持 续发展中发挥巨大的效益。 • 综合利用热泵技术，结合建筑业的围护材 料及光伏和建筑一体化等措施，实现建筑业的 零能耗和零排放将成为可能，甚至最终达到正 能量和反馈到电网，理论和实践证明也是可以 办得到的。目前，发达经济体已经部分实现了 这些目标。 • 预计到2050年，大多数发达经济体计划实 现80%甚至100%转换到可再生能源。
看得见的最大污染是雾霾的大面积爆发
北京的霾污染
瑞士迤逦的风光
图12、全球PM2.5和PM10分布图
• 20世纪中叶即1976年，英国利用天然气代替煤 和木材供暖，解决了供暖的质量以及空气的质 量问题，保证了城市居民的健康。供热方式也 从分散供暖转为集中供热。 • 上个世纪30年代开始，也出现伦敦烟雾事件。 英国用了30多年时间，彻底解决了环境污染问 题。 • 从本世纪初开始，中国首先沙尘暴开始肆虐， 近几年PM2.5愈发严重。现在已经到了无法容 忍程度，最严重的时候超过1000µg/m3, 平常也 是50-100µg/m3之间, 世界卫生组织推荐的标准是 15µg/m3, 加拿大为5µg/m3.
• 2.2.2 传统能源的不可持续性 • 不管是几十年的石油枯竭还是上百年的煤 炭开采年限，化石类能源的不可再生性都决定 了依靠传统能源将是不可持续发展的经济。 • 矿产资源也是不可再生的，资源枯竭型城 市日益增长。许多矿产资源都是只有几十年的 储采比。建材行业也是如此。 • 再加上全球气候变化和环境污染日益严重， 转变经济增长方式和转变能源结构已经日益紧 迫地摆在了人们的面前。
实现零能耗零排放建筑的三大技术路线
崔源声
建筑材料工业技术情报研究所 中国硅酸盐学会科普工作委员会 2014年4月23日 中国 秦皇岛
报告的主要内容
• • • • • • • 1、建筑业的耗能现状与节能的迫切性； 2、环境恶化与传统能源的不可持续性； 3、围护材料、可再生资源的历史机遇； 4、围护材料解决被动房能耗的前一半能量； 5、新能源解决被动房能量的后一半能量； 6、可再生建材实现建筑物的负排放； 7、结论：围护材料、新能源和可再生建材携手 完成零排放和零能耗建筑的历史使命
2.3 传统能源不可持续利用
• • 2.3.1 中国能源消耗现状 中国2012年消耗36亿吨标煤，“十二五”期间力争控制在 40亿吨标煤以内。尽管中国消耗了世界上最多的能源，但是中 国的人均能量消耗仅是发达国家的1/3到1/5，如果达到发达国 家的人均水平，其结果更是不堪设想。 • 中国的石油已经接近60%依赖进口。据国家煤炭工业网报 道，继2011年首次超过日本成为世界最大煤炭进口国后，2012 年中国以2.9亿吨的煤炭进口量继续稳居世界第一。这也是中国 连续第四年成为煤炭净进口国。据报道，我国1/3的煤矿超强度 开采，引发矿难不断。 • 全世界石油枯竭的时间大约为50年左右，中国的情况更加 严重。煤炭全世界的枯竭时间是200年左右，中国的煤炭资源 储采比已不到100年，许多老煤矿都是几十年的寿命期，许多 资源型城市正面临着资源枯竭而不得不转型的问题。
• 前言 • 随着人口的不断增长，人类可利用的资源持 续枯竭，人类对环境的破坏也越来越严重。 • 建筑业是资源和能源消耗大户，面对不断增 长的人口所形成的爆炸性需求，传统能源日渐濒 临枯竭的边缘，如何保持生态的平衡，平稳转向 绿色能源、资源和可持续发展，成为建筑业亟待 解决的问题。 • 建筑、交通和工业耗能占总能耗的90%以上； 建筑+建材占50%左右，节能潜力最大！
图4、OECD国家2011年的能源结构
太阳能、地热和其他可再生能
生物质燃料及废弃物
电 天然气
石油及石油制品 煤炭及其他固体燃料
我国十二五期间计划 将煤炭的能源比例降低 到65%，目前接近70%。 2015-2020，预测1-4亿 吨煤炭减少；能源所。
图5 热泵在未来的能源系统中： 丰富的可持续能源
图2 1990—2007年英国通过建筑保温和 提高采暖系统效率的节能
保温节能 采暖系统效率节能
图3 1970—2006年英国住宅和建筑平均热损失
墙体热损失
通风热损失 窗户热损失 屋顶热损失 地面热损失 门的热损 失
• 3.2 转向可再生能源 • 根据国内外的发展趋势，人们的认识是一 致的，未来的能源利用将转向可再生能源方向。 • 可再生能源尽管可再生，但也不是无限的， 需要与人口的规模相一致。如果无限制地繁衍 人口，最终还将导致资源加速枯竭、环境不堪 重负，仍然是不可持续发展经济。 • 人口、资源和环境的平衡发展，仍然是转 向可再生资源、实现可持续发展需要综合考虑 的问题。 • 热泵技术成为人们考虑的建筑业可持续发 展的新能源之一。
3.4.2生物质能利用 垃圾液化气和秸秆生物质能主要是为住宅提供生火做 饭和炊事用能，包括沼气在内，是生物质能的较好利用 形式，也为热泵和太阳能联合供暖、供热水或发电实现 了低碳或零碳建筑的互补手段。只有联合利用这些低碳 可再生能源，才能够完全实现绿色建筑的零排放和零能 耗，甚至正能量输出，反馈到电网，为电网输送绿色能 源。 3.4.3地热能利用 热泵技术主要用于采暖、制冷和洗澡的热水。如果被 动房普及，地热主要是用于热水，用来洗澡和洗衣服等， 包括温室大棚的保温，适合什么就做什么，因地制宜。 这里说的是100度以下的中低温热泵，如果发展400℃ 以上的高温热泵，那么在工业上的应用将会更加广泛。
•
热泵技术在建筑业具有独到的优势。住宅 的热需求基本属于100℃ 以下的低温供暖，包 括20℃左右的室温、40℃以上的热水洗浴，热 泵技术都可以经济便利地满足这些要求。热泵 技术吸取空气、水或浅层地表的土壤中的热量， 热效率高达500%～600%，是目前各种供热系 统所能达到的最高热效率。 • 尽管别的技术也可以用，但是没有像热泵 技术这样高的热效率和经济效益，特别是环境 和社会效益就更不用说了。 • 可以肯定的是，热泵在未来的社会中将发 挥重要作用（图7、图8）。
图 1: 发达国家成功地实现人口的稳定和自然平衡（来源： 联合国人口司, 世界人口预测：《2006年修订本》。）
发展中国家人口增长趋势
发达国家人口稳定
（3）提高能效； （4）围护材料与被动房；