后世博时代上海城市建筑节能现状及未来发展趋势调研
韩丽仙[1]罗宏德[2]黄云波[3]任快侠[4]杜孟娟[5]郑霄[6]
随着经济的快速增长，能源资源问题也日渐突出，节能与环保已经成为全人类的共识，举世瞩目的上海世博会亦提出了绿色世博的先进理念。在世博园里，从浦东到浦西，从国家馆到企业馆，处处将节能进行到极致。然而，如何将世博的节能理念与先进技术应用到上海的城市建设中?如何加快绿色上海建设，推进建筑节能改造是一项摆在我们面前的十分艰巨而紧迫的任务。为了加快推进节约型社会建设，国家和上海市在未来相当长一段时间里将大力或优先发展节能和绿色建筑，到2020年全国新增建筑要全部达到节能65%的目标。为此，系统了解上海市既有建筑的节能现状，对未来的节能方式进行预测分析，开发新的节能方式，推广应用节能设备，普及节能知识，显得尤为迫切而重要。
一、积极开展问卷调查活动
本次调查共发放问卷1 050份，回收1 000份，有效问卷95%，调查对象来自浦东、徐汇、闵行区的小区居民，包括年轻人、中老年人以及老年人，抽样调查具有很高的随机性，保证了本次居民调研具有一定普遍意义。我们主要针对现有的节能现状、大众对建筑节能普遍认识、居民节能改造接受程度三个方面进行统计和分析，找到有效的对策。
1.居民住房房龄调查
调查数据显示，有超过25%的被调查者房龄时间偏长，其中，有9%的被调查者房龄时间超过20年。这些住房在设计与建造的时未能考虑节能因素，建筑大多都是砖混结构，隔热效果不尽理想，“冬冷夏热”问题普遍存在，这不仅增加家庭用电负担，也不符合“低碳、环保”的生活理念。所以这些老旧公房应是政府节能改造首要考虑对象。
图1 住房房龄调查
图2 居民对建筑节能认知程度分析
2.大众对建筑节能的普遍认识
(1)认识程度较高。在对居民的调查中发现，有92%的被调查者表示自己对建筑节能有了解，其中有22%的居民表示对建筑节能比较了解，4%的人对建筑节能表示非常了解，只有3%的人表示对建筑节能毫无了解。
另外在对被调查者的调查中发现，表示对建筑节能非常了解的恰好为建筑专业人士，除了建筑专业人士外，其他职业的被调查者对建筑节能方面了解与职业分布无关。
图3 市民对建筑节能了解程度分析
(2)广度有余深度不足。在对居民的采访中，我们发现虽然大众们对建筑节能有一定的了解，但是对于节能建筑与一般建筑的区别，“没听说过”与“不了解”的比例总和达到65%，“比较了解”与“非常了解”的人加起来只有18%。
随着能源危机的加剧，国家也出台了一系列政策标准来鼓励节能建筑的推广，因此对国家政策了解与否也能从侧面体现出居民对建筑节能的关心程度。调查中我们发现，对国家建筑节能政策“不了解”或是“没听说过”的人数总和高达65%，也就是说有将近2/3的被调查者表示对建筑节能国家政策缺乏了解。
由此可见，居民们对建筑节能的了解大多只停留在表面，缺乏更深入、全面的了解;这些也从另一个侧面说明了开展此项活动的重要性和意义所在。
图4 住房建筑节能意愿分析
图5 市民对在节能建筑的购买意愿调查
图6 节能建筑的可接受经济负担分析
3.居民节能改造接受程度调查与分析
(1)建筑节能逐渐深入人心。在我们的调查中发现，有67%的居民表示在买房时会考虑节能问题;另外，有65%的居民表示愿意在建筑中采用可再生材料。
一方面，随着国家大力的宣传，节能与环保的理念已逐渐被人们接受，绿色低碳已逐渐成为一种生活方式;另一方面，节能建筑确实能带给居民实实在在的好处:不仅使居民室内舒适度提高，同时，有利于减少能源消耗，减轻家庭经济负担。
(2)节能投入不宜过高。调查中我们发现，大部分的居民可以承受的节能改造成本在每平方米50至100元。以2009年上海城乡居民人均居住面积34平方米、每户家庭平均三口人计算，那么大众可以承受的价格是5 000～10 000元之间。但从长远来看，这笔投资可以收回。
二、访谈专家
1.余锡宾教授
上海师范大学生命与环境科学学院副院长余锡宾教授着重从建筑节能材料现有技术等进行了深入的分析。余锡宾教授介绍说，节能就是为了实现建筑的节能保温，必须发展隔热保温建材。传统的保温材料有珍珠岩保温板、聚苯乙烯材料、岩棉以及这些材料的复合夹芯板等，还有现在的低辐射玻璃、低辐射—热反射中空玻璃等。国家863项目室内保温材料的研究也进行了非常有意义的工作。要研发带有外装饰层的保温墙体材料，提高外墙保温装饰工程的工厂化程度和施工质量。目前，应该发展以纳米技术、光电技术为主的新型保温、节能材料，如太阳能光电屋顶、太阳能电力墙和太阳能光电玻璃等，这些材料目前已经在日本、德国和瑞士等国得到应用。保温节能，除了具有能源上的节约，还具有很强的室内环境舒适特性。
环保型产品是对绿色建筑装饰材料的基本要求，健康性能是建筑物使用价值的一个重要因素，含有放射性物质的产品，含有甲醛、芳香烃等有机挥发性物质的产品是构成对环境污染和危害人体健康的主要产品，已经引起各方面高度关注，国家对此也制定了严格的标准，许多产品都纳入“3C”认证。
国家对于室内建筑装饰材料的有害物质含量已经有了明确的限量与标准，生产企业要按照标准的要求改进生产工艺，市场上的达标产品增多，但低毒、无毒和有利于健康的产品极少，应该成为材料生产企业关注的重点。
我国建筑节能和绿色建筑的发展，这6年间已经从建筑单体节能改造走向社区和基础设施的整体生态绿色;从追求绿色居住场所走向生态城市整体优化推进;从节能、绿色技术硬件的推广应用走向绿色生态社会新风尚的建立。
我国的建筑不能一味追求奢侈、浪费和讲排场。在全球应对气候变化的挑战面前，绿色建筑的发展扮演了一个最最重要的角色。从这个意义上说，我们为绿色建筑所做的一切努力，将无愧于现在，也必将无愧于后人。
建筑及节能材料包括很多种，如主墙体材料、外墙保温材料、门窗材料等。我们课题组从外墙保温材料出发，研究隔热保温材料。目前研究成果已成型，隔热温度可达10℃以上。我们进行了工艺优化及性能改善。生产工艺也秉承节能，环保路线。
2.杨泉工程师
杨泉，3M资深工程师，从事建筑节能行业已有十余年的经验。他介绍说，近年来，国际保温隔热材料的产品结构发生明显的变化:泡沫塑料类保温隔热材料所占比例逐年增长，已由2001年的2l%上升到2005年的37%;矿物纤维类保温隔热材料的产量增长较快，但其所占比例基本维持不变;硬质类保温隔热材料制品所占比例逐年下降。国际上目前常用的外保温技术体系包括:胶粉聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合无网聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合有网聚苯颗粒外保温、岩棉聚苯颗粒外保温、外表面喷涂泡沫聚氨酯和保温涂料等。在上述几种保温体系中，保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点，干燥后形成有一定强度及弹性的保温层，符合外保温材料的要求。
从目前节能门窗的发展来看，门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料，如铝合金—木材复合、铝合金—塑料复合、玻璃钢等。目前国际市场包括国内市场主要的节能门窗有: PVC门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。就玻璃钢门窗而言，其型材具有极高的强度和极低的膨胀系数，具有广阔的发展前景。
除结构外，对门窗节能影响最大的是玻璃的性能。目前，国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。
(1)中空玻璃在发达国家已经是新建住宅法定的节能玻璃，但我国中空玻璃的使用普及率还不到1%，从国内外的实践来看，推广使用中空玻璃将是实现门窗节能的一个重要途径。
(2)真空玻璃在节能方面要优于中空玻璃，从节能性能比较，真空玻璃比中空玻璃节电16%～18%。
(3)热反射镀膜玻璃的使用不仅具有节能和装饰效果，可起到防眩、单面透视和提高舒适度等效果，还可大量节约能源，有效降低空调的运营经费。
(4)镀膜低辐射玻璃又称low-E玻璃，是近年来发展起来的新型节能玻璃，采用真空磁控溅射法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。这种玻璃对380～780 nm的可见光具有较高的透射率，同时对红外光(特别是中远红外光)具有较高的反射率，既可以保证室内的能见度，又能减少冬季室内热量的向外发散，还能控制夏季户外热量过多地进入室内，提供舒适的居住生活环境，将是未来节能玻璃主要应用品种。
多功能、复合型材料成为发展的亮点:当前，对建筑装饰材料的功能要求越来越高，不仅要求具有精美的装饰性、良好的使用性，而且要求具有环保、安全、施工方便、易维护等功能。市场上许多产品功能单一，远不能满足消费者的综合要求。因此，采用复合技术发展多功能复合建筑装饰材料已成定势。
复合建筑装饰材料就是由两种以上在物理和化学上不同的材料复合起来的一种多相建筑装饰材料。把两种单体材料的突出优点统一在复合材料上，具有多功能的作用。因此，复合材料是建筑装饰材料发展的方向，许多科学家预言，21世纪将是复合材料的时代。譬如:“大理石陶瓷复合板”是将厚度3～5 mm的天然大理石薄板，通过高强抗渗粘结剂与厚5～8mm高强陶瓷基材板复合而成。其抗折强度大大高于大理石，具有强度高、重量轻、易安装等特点，且保持天然大理石典雅、高贵的装饰效果，能有效利用天然石材，减少石材开采，保护资源，保护环境等。
智能化发展方向:将材料和产品的加工制造同以微电子技术为主体的高科技嫁接，从而实现对材料及产品的各种功能的可控与可调，有可能成为装饰装修材料及产品的新的发展方向。
智能网络家居的种种便利及好处足以诱惑得你目瞪口呆:如开窗外出，忽遇风雨，可以帮助关窗户。厨房里，家庭主妇触摸屏幕，便可看到清晰明了的菜单图示和加工方法。如果主人外出，可以通过事件模块配合时间控制器的设定，通过电话远程控制了解室内情况。事实上，尽管关于智能生活的很多描述还只是个美丽的理想，但其中有一部分，已经进入到我们的生活中来了。
3.朱建强总经理
上海龙州新型建筑材料有限公司总经理朱建强，从未来市场的角度也为我们进行了深入的分析。根据他的介绍，到2010年，我国建筑业年产值已达5.8万～6.2万亿元;到2020年我国建筑产值有可能达11.5万～12万亿元;从大约2040年开始，我国建筑市场进入动态平衡期。我国建筑装饰行业2005年工程总产值超过1万亿元，到2010年再翻一番达到2.1万亿元。平均每年增长15%左右。其中，公共建筑装饰装修实现6 000亿元，年均增长率达到11%以上;住宅装饰装修实现1.5万亿元，年均增长率达到17%以上。建筑装饰材料需求也将从6 000亿元左右增加到1.2万亿元左右。未来十年，建筑装饰材料发展速度将高于国民经济3～4个百分点。人民生活水平的提高，将对建筑装饰材料将有更大的需求潜力。
他认为以下几方面内容值得深入思考。
(1)把产品生产和企业发展坚定不移的定位在科学发展的道路上。第一个环节是企业发展环节，它包括加快转变经济发展方式，推动产品结构优化升级;坚持走新型工业化道路;坚持适应国内消费需求的发展方针;坚持科技进步和提高劳动者素质，提高企业发展质量和抗风险能力。第二个环节是生产过程的节约化。在坚持技术创新方面，一定要实现节约原材料、能源和耕地上，以及产品的节能环保指标上的新突破。第三个环节是全面提高建筑装饰材料产品节能环保的品质，积极发展新型建材，为下游行业创造可持续发展的物质条件。
(2)更好地发挥大型企业的作用，加快由“大国”向“强国”的转化。2008年中国建筑装饰协会会长会议通过了“关于发挥业内大企业作用的若干意见”，有没有一批社会、市场承认的大企业，是行业是否成熟的标志，是促进行业健康稳定发展的要求，是维护行业竞争秩序的要求，也是行业参与国际竞争的要求。大企业的生存和发展主要是靠自己的努力，但它需要社会环境的支持，包括更多的中介机构和媒体的推介，协会应不遗余力地为企业做大做强提供更好的服务。
(3)走差异化发展道路，形成特色、提高在多元化市场上的生存发展能力。
一是13亿人口大国，经济发展水平差异极大，消费水平差异极大，对建筑装饰材料的价格选择差异极大，这就为企业创造了差异化选择目标市场、目标客户的空间，它为大、中、小企业都创造了不同的发展机遇和发展潜力。
二是中国建筑工程档次已拉开了距离，标志性建筑和经济适用住房的装修材料需求形成了极大反差，无论是高端、中端、低端产品都是市场所需要的，企业可以在多元化市场需求中找到发展定位，更多关注二、三线市场的农村市场。
三是有特色也有竞争力，才有发展前途。战略取向特色、发展方向方针特色、市场定位特色、经营模式特色、企业文化特色、宣传广告特色等。
三、推广节能软件及其应用
1.Energy Star
Energy Star(能源之星，http://www.energystar.gov)，是由美国能源部和美国环保署共同开发的一款政府软件，旨在保护生存环境，节约能源。主要包括节能窗的使用，适当功率的高效取暖制冷设备的应用，隔热性能的提高，严密的维护结构，以及当前建筑在本地区的节能排序等。项目组成员集中学习了Energystar软件的使用，通过学习大家深切地体会到:有必要进行节能软件的推广和应用。目前项目组成员已经人人会使用Energy Star的软件，下一步希望通过项目组成员的辐射带动作用进一步推广Energy Star的软件的应用范围。
2.先进节能案例分析
项目组成员一起仔细研究了麦当劳全国门店的节能改造案例。麦当劳通过在其店面窗户玻璃上贴上透明隔热窗贴膜，使其达到减少空调能耗的效果。据不完全统计，一个麦当劳门店贴膜后的电费节约50万元/年，效果十分明显。
图7 贴膜前后麦当劳店内室温对比图(选用麦当劳田林店数据)
四、新型建筑节能技术开发取得突破
1.新型NIR反射隔热阻燃涂料的开发
与上海龙洲新型建材有限公司合作研究开发的红外隔热涂料在近期取得较大突破，玻璃微球对于远红外光线(λ= 8～13.5μm)具有很高的发射性，也就是说当辐射热进入涂料表面，碰撞到玻璃微球时大部分的热能被发射出去，从而降低了进入涂层内部的热能。图8为涂料产品照片。
2.量子点敏化晶体硅片太阳能电池技术研究
单晶硅太阳能电池转换效率最高(理论值31%)，技术也最为成熟。实验室最高转换效率为24.7%(我国19.8%)，规模生产效率约为15%，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%(我国16.5%)，工业规模生产的转换效率为10%～13%。制约硅晶太阳能电池转换效率和生产成本主要在于:晶体硅主要吸收600～1 000 nm的太阳光，高于能隙的太阳光能只能以“热电子”—热能的形式损耗。另一方面，标准平板硅电池部分阳光会通过反射损失掉。为了减少这个损失，电池制造商将电池涂上了SiN抗反射涂层，或者蚀刻电池的表面以增加光子吸收，这一过程也将大大增加生产成本。量子点敏化技术一方面起到减反射的作用增加晶体硅电池片对光的吸收，另一方面，促进了光电转换，增加了光电流，从而提高电池效率。
图8 隔热材料及涂料样品
3.光色可调白光LED节能灯发光材料开发
采用非常简便的制备工艺成功地合成了一系列高效、高显色性的白光LED稀土发光材料。所制备的红色荧光体的发光强度高，化学稳定性好，避免了目前商业上普遍使用的硫化物红色荧光体存在的易潮解，不稳定的问题;蓝色发光粉的发光强度达到88 lm/W，绝对量子效率达到38.1%，发光效果高于目前一般商业用蓝色荧光粉;所制备的发光玻璃透明稳定，其激发光谱比目前商业用发光玻璃的激发光谱明显拓宽，紫外光区的有效吸收明显增强，大大拓展了发光玻璃的使用范围。另外，该作品通过原位聚合的方法，对商业用硫化物荧光粉进行了包覆，显著地提高了其物理化学稳定性，在包覆过程成中适当的氧化物纳米粒子的加入可以明显改善包膜层的物理机械性能。
五、宣传节能工作
针对当前市民对建筑节能知识认识不够深刻，缺乏基本的节能技巧等情况，项目组成员认真组织八场次的社区节能宣传，累计发放宣传资料1 200余份，影响五百户以上家庭，一千人以上将因此受惠。
本项目以上海后世博时代建筑节能为主题，以项目组成员科研成果为依托，调研了建筑节能的发展现状及趋势。我们完成了问卷调查并对数据统计分析;围绕建筑节能发展的国内现状及趋势、国际现状及趋势、建筑节能材料的市场行情及市场未来发展趋势等内容，分别与三位专家进行了访谈;在上海市的各小区、街道等地方宣传，并讲解节能环保的重要意义;完成节能减排计算机的理论计算;开发一种隔热保温节能涂料，最高隔热温度可达10℃以上。
本项目采用问卷调查、深入访谈、定性研究、故事研究法、案例分析研究等研究方法。通过这些研究方法使得本项目深入贴切当代中国经济与环境协调发展的主题;把理论知识、实验成果、市场应用情况充分结合起来;更加突出了建筑节能在当今社会及以后社会发展中的重要意义。
项目团队成员大多从事建筑节能方面有关研究(如量子点敏化太阳能电池增效、建筑用墙壁隔热保温涂料、高亮度高显色暖白光LED等)，所以项目组有一定的专业性，对节能的现状及未来的节能趋势及有一定的了解。项目团队采用问卷调查以及拜访专家等调研手段，更深入地了解了节能现状、大众对建筑节能普遍认识以及居民节能改造接受程度。这不仅可以为上海市今后的既有建筑节能改造和新增绿色建筑的规划，提供参考，同时课题组也可以此作为依据，对未来的节能方式进行预测分析从而能更好地开展科学研究工作，使科研侧重解决生活中所存在的问题，研究成果更有实用价值。
【注释】
[1]韩丽仙，上海师范大学生命与环境科学学院2009级应用化学专业研究生。
[2]罗宏德、任快侠、杜孟娟，上海师范大学生命与环境科学学院2010级应用化学专业研究生。
[3]黄云波、郑霄，上海师范大学生命与环境科学学院2010级无机化学专业研究生。
[4]罗宏德、任快侠、杜孟娟，上海师范大学生命与环境科学学院2 0 1 0级应用化学专业研究生。
[5]罗宏德、任快侠、杜孟娟，上海师范大学生命与环境科学学院2 0 1 0级应用化学专业研究生。
[6]黄云波、郑霄，上海师范大学生命与环境科学学院2 0 1 0级无机化学专业研究生。
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