浅析日本在建筑节能领域的研究及成效

河海大学 柳 杨

0 引言

随着经济的飞速发展和人口的持续增长,能源问题已成为先进国家和发展中国家都面临的迫切需要解决的重大课题之一。早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的核心是减少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。

1 建筑节能的概念

建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。

建筑节能是一门综合性学科,它涉及到建筑、施工、采暖、通风、空调、照明、电器、建材、热工、能源、环境、检测、计算机应用等许多专业内容，是在许多学科边缘的交叉和结合后形成的，因此建筑节能技术也是一门综合性的技术，包含了多个领域。

当今世界上,人类的生活每天都在消耗着大量的能源，随着石油、煤炭、电力等能源的不断消耗、价格上涨，能源短缺引起了各国的高度重视，1979年联合国在维也纳召开的科学技术促进发展会上,已把能源提高到与粮食、人口、环境同等的重要位置。现在，节约能源的问题已经摆在每一个行业面前，而能耗占到社会总能耗30%的建筑行业更是节能重点对象。

建筑节能是关系经济社会可持续发展全局的重大问题。全面推进建筑节能工作，有利于减少建筑能耗，节约能源；有利于减少温室气体排放，减轻大气污染，改善环境质量；有利于传统建筑业的改造和提升。面对严峻的能源形式，以及建筑中的大量能源消耗，我们若不采取有力的改善措施，人类将面临严重的生存危机。在能源日渐匮乏的情况下，解决问题的唯一办法，就是大力推行节能环保建筑。日本建筑能耗约占全国总能耗的约27%,因而,建筑节能已成为日本建筑专家们极为关切的问题。

2 日本的建筑节能研究

面对巨大的建筑能耗,能源完全依赖进口的日本早在1997年11月就提出了2010年的节能目标,其中要求民用部门节能31%,它们被细分为:建筑节能11%、家电效率的提高节能8%、生活习惯的改善节能6%、住宅节能5%、照明效率的提高和高效率化液晶显示的采用等节能2%。显然,其中以建筑节能的幅度最大，占1/3强。

经粗略估算，采取周密、有效的建筑技术措施可以降低2/3～3/4的建筑能耗。因此，在建筑规划设计、建造和使用过程中，在满足室内环境舒适、卫生、健康的条件下，采取合理有效的建筑节能技术，有利于实现建筑节能和环保共进的目标。日本最近提出“建筑的节能与环境共存设计”的概念便是这一思想的体现。一般来说，实现建筑节能的技术途径为：尽量减少建筑内能源总需求量的同时，大力开发利用可再生的新能源，从而减少使用在建筑领域内易引起环境污染的能源。

日本在建筑业中实施的节能途径有以下三方面：改善围护结构的保温性能；提高暖通空调制冷设备的效率；积极发展建筑节能研究。

2.1 改善围护结构的保温性能

建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。

多年来，日本在建筑业节能的具体作法中积累了一些经验，并已在全国推广应用。日本大力研究和改善建筑围护结构的保温性能，也取得了一定的成果。如采用双层玻璃幕墙，通过设置阀门，让夏季的热空气在两层幕墙间由底部上升到屋顶排放出去。此外，通过在建筑外墙安装阳光反射板，把阳光反射到屋内天花板，以增加室内的采光，减少使用灯光，这样也能达到建筑节能的目的。这些都是他们很有利的节能措施。

另外，日本也实现了建筑节能降耗智能化、人性化节能，他们研究出东暖夏凉的玻璃节能涂料，隔热隔紫外线，满足消防要求，是世界领先的纳米技术产品。这种透明隔热涂料应用场合为东晒、西晒的酒店、写字楼、私家房间、玻璃幕墙、玻璃面积较大的建筑隔热或严寒地区的冬季保暖。日本东京电视塔、日本国会大厦、日本千叶体育馆、日本立教大学等使用的都是这种透明隔热涂料。

2.2 提高暖通空调制冷设备的效率

日本除了大力研究和改善建筑围护结构的保温性能之外，还重点研究空调制冷技术的节能问题，其作法是：事先对空调系统各个单项作出耗能特性曲线，从中选择最优化的空调方案，这些工作都是由电子计算机进行数据处理。此外它又从建筑设计角度，对建筑物本身的位置及周围环境作出合理的布局，如在建筑物周围多种树木、草坪，以减少地面反射造成的冷负荷；再如尽量减少相邻建筑物外堵反射玻璃等造成的冷负荷，在建筑物的两侧设置喷水池也可以减少冷负荷；此外建筑方位也是考虑的因素，最佳方位是南北，其全年的冷、热负荷最小，东西向的负荷最大，应尽量避免东西向的方位。对于节能来说，建筑本身的长宽比以1：1为最佳；建筑层数以6-7层的全年冷热负荷最小，2层的建筑物负荷最大；建筑物的出入口，设在下风向为宜，在出入口处以及楼梯口处多采用空气隔断措施 对于外墙体的保温层应置于外侧，从而可减小热桥；外窗面积越小，越有利于节能，窗户一般都设有遮阳台或遮阳帘；多采用双层窗，日本现代建筑又多采用铝台金窗，制作严密，防止冷空气渗透问题基本解决[1]。

日本的空调界对于废热的回收问题也作了大量的研究工年，对于热回收的内容也是多方面的，如对于排气的热回收与利用问题，对于室内散热.空调排气、工厂排气、排热等都进行回收再利用，决不轻易排掉。一般是采用热泵来回收排气中所含的热量，然后再供给空凋系统作预热新风之用.有时还采用热交换器来进行回收. 可以回收排气的显热和潜热。对于排水中的热量也同样进行回收，如火电厂的排水温度都相当高，它相当于4O%的燃料所发出的热量。将这部分热量回收后，主要用于建筑物的采暖。

2.3 积极发展建筑节能研究

1)积极发展建筑节能研究，日本住宅节能设计的四种常用手段

（1）提高密闭性。尽量减少墙壁、天井及地面上的各种构配件和建材之间的缝隙,最大限度地减少室内外冷热空气的对流。

（2）提高保温性。采用保温材料将室内空间完全覆盖起来,不留丝毫缝隙。通过保温材料、保温构配件及严格的施工标准等减少室内热损失。

五、加强水土资源保护，水生态文明建设扎实推进。强化水土保持全流程监管，狠抓在建工程弃土规范化管理和水土保持度汛方案制度落实，水土流失面积下降2km2。认真开展再生水推广使用建章立制工作，以市场导向为原则，草拟了《深圳市再生水管理暂行办法（送审稿）》，已报市政府进一步研究。强化饮用水水源保护区管理，大力推进入库支流生态修复工程，集中式饮用水水源地水质达标率继续保持100%。

（3）多种能源组合利用。除普通电源外,还可以通过利用太阳能、风能、地热、燃料电池及各种余热,降低石化能源消耗。

（4）立体绿化。立体绿化就是尽量增加建筑物可以绿化的空间,通过植物吸收太阳热能,降低建筑物表面的温度。一般包括庭院、阳台、墙壁及屋面的绿化。高气密性、高隔热性的住宅设计不但增加了住宅的高保温性,降低了能源消耗,而且提供了室温适宜的舒适环境。多种能源组合利用,节能减排效果明显。立体绿化不仅能降低了单体建筑的能耗,而且对减轻城市热岛现象发生的程度也具有明显的效果。

2）日本在其他方面主要节能对策

（1）把原材料、能源多消费型的产业转向原材料、能源消费少的产业，重点扩大加工组装型、知识密集型产业，如家用电器、数控机床等部门的生产，相对地减少钢铁，水泥、石化 部门的生产。这是从产业结构上减少能源的消费，为日本经济的节能化提供了有利条件。

（2）开发新能源，如太阳能、地热能，合成天然气以及氢能等。其内容有：

○凡经过批准修建的太阳能实验住宅，一切费用都由政府负担。安装太阳能设备的家庭，1990年达到780万户，1995年达到1000万户，有26%左右的家庭装上太阳能设备；

○利用太阳能发电。1975年在四国岛濑户内海仁尾町建造了一座大型太阳能试验发电站，1981年正式发电. 向仁尾町居民提供了用电量的一半，2009年建成装机容量为220kW的太阳能发电站；

○在新开发能源中，最有希望的是原子能。从原子能发电量看，日本已成为世界上仅次于美国的第二位原子能发电国。

3 取得的成效

日本是一个能源资源非常匮乏的国家，作为世界第二经济强国，同时又是一个能源消费大国。以20世纪70年代的2次的石油危机为契机，日本在各领域开始了全面的节能行动，经过30多年的努力，得了举世注目的成绩，成为目前单位GDP一次能源消耗量全球最低的国家，保持世界最高的能源利用率。图1是以日本为基准值1，单位GDP一次能源消耗量各国比较[2]。

日本是当今世界上能源利用效率最高的国家之一(为美国的2.75倍)。早在上世纪80年代日本就已在建筑节能方面取得了显著的成效。如在保持同样生活水平前提下，以每户为计算单位的生活能耗量日本仅为英、法、瑞典的50%,美国的30%左右。日本在建造新建筑上的建筑理念是主张“降低成本是次要的，环保节能是主要的”原则。在日本建造的大量公共建筑中，诸如办公楼、学校、医院等都在节能方面做了大量的设计处理。23年前，大林组在东京郊区的研发中心部建造了一栋“节能建筑”，该建筑为地下1层，地上4层，建筑面积886.85 m，共运用了98种节能措施，从“负荷控制”、“自然资源的利用”、“资源，设备效率的提高”三个方面入手，为此增加了20%的建造成本，但在使用中能减少69%的水、电等能耗费用，而且二氧化碳的排放量比原计划减少了73%[3]。

4 结语

日本的建筑能耗占据全社会能耗的约27%，作为一个主要依存国外石油能源进口的国家，在经历了1974，1979年的两次石油危机后，节能技术开发和相关的节能法规建设都得到很大发展。日本在节能方面取得如此成就，与其在财政 金融、市场价格等方面的措施分不开。借鉴日本的经验，结合我国的现状，在建筑节能方面，可得到以下启示：

1)完善有关建筑节能法律法规、标准体系建设，增强节能实效性。

2)建立健全节能评价标准体系，开发与普及建筑节能评价软件及应用，实行节能认证制度。

3)扶持节能服务公司，加快既有建筑节能改造。

4)加强节能宣传与教育，普及建筑节能知识。当然，真正的建筑节能，并不只是靠政府的某种政策就可以实现的，这需要全体人民的共同努力，这种努力不仅为我们国家，也是为生活在地球上的全人类。

[1]李湘洲、赵志江.日本的暖通空调及建筑节能现状.节能技术.1995

[2]经济产业省编.东京：山浦印刷株式会社出版.2008.9：p107.54～55.168～169.265

[3]耿国荣.日本现行建筑环保节能浅探.建筑施工.2006