一、资源与建筑
(一)我国的资源现状
人口、资源、环境是21世纪制约人类社会发展的三大因素。近年来,资源与环境已成为世界各国最为关注的热点,各国纷纷从自己的国情出发,研究如何解决资源与环境问题。
1.土地资源
土地是人类生存的基本条件和生活资料的主要来源,作为资产,它可以产生财富。中国人口众多,吃饭问题始终是第一位,要解决这个问题就必须对土地进行近乎残酷的开发和利用;中国是一个发展中国家,经济正处在发展阶段,基础设施、城市化建设都需要大量的土地做保证;中国又是生态环境较为脆弱的国家,必须建设和维持稳定的生态环境。这三个方面,可以说都对土地提出了持续增长的数量需求和质量安全需求,使土地成为食物生产、经济发展和生态环境建设争夺的焦点。
根据调查可知,发达国家城市人均建设用地为82.4平方米,发展中国家城市人均建设用地为83.3平方米,而目前我国城市人均建设用地为101.2平方米,明显高于其他国家。然而,我国城市土地利用效率低下却是不争的事实。目前,我国城市土地有4%~5%处于闲置状态,40%左右被低效利用,若按土地低效利用相当于1/4的闲置土地来推算,空闲土地占城市用地的14%~15%。
2.能源
在我国化石能源资源探明储量中,90%以上是煤炭。不管是现在还是将来(直到2050年或更晚),煤仍是我国的能源主力。
2002年,中国石油需求量跃居世界第二;2010年2月,中国原油进口量达1851万吨,中国能源的对外依存度超过50%,由此引起了一系列的能源安全问题。由于我国石油短缺,车用液体燃料还是得从煤基替代燃料上找出路。在我国推广粮食乙醇,从长远发展的角度来看,很难实行下去。按现有技术水平来分析,5吨粮食作1吨汽油当量,此外还要消耗0.5~0.8吨的煤用于发酵和脱水。若生产1000万吨汽油当量,需用粮食5000万吨,占我国粮食总产量的十分之一,这显然是不现实的。当然,可以考虑用木薯和甜高粱等其他作物来生产乙醇,或用秸秆及其他纤维素来制造(目前技术还没有完全商业化),但后者存在大规模收集与运输问题。
可再生能源(主要指风能、太阳能和生物质能)在2020年以前,很难在我国能源比例中占有一定分量,这和欧洲国家有所不同。一些欧洲国家,它们的总能耗已不再增长或增长很少,可再生能源正逐步替代目前使用的化石能源。而我国却处于总能耗急剧增长之中,单是发电设备(其中主要是以燃煤的方式发电),每年增长的装机容量达60~80吉瓦。在这种高速增长量中,可再生能源所能起的作用是非常有限的,更不用说去替代原有的化石能源。譬如说,按国家规划,到2020年,我国风力发电的装机容量将达30吉瓦(是2005年的24倍),考虑到每单位装机容量的满负荷工作时间平均只有2500小时,则30吉瓦的风电相当于火电12吉瓦左右,也只占2020年我国发电总装机容量950~1000吉瓦的1.2%左右。
3.水资源
我国是一个干旱和半干旱地区面积很大的国家,干旱、半干旱地区的面积约占国土面积的52.5%,其中干旱地区占30.8%,半干旱地区占21.7%。
中国淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,居世界第四位。但人均淡水量只有2200立方米,仅为世界平均水平的1/4,在世界上名列第128位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。预计到2030年,我国人均淡水量将下降至1000多立方米,接近贫水国家的极限。目前,全国668个城市中,有400多个城市出现缺水现象,108个城市严重缺水。地表水资源的减少造成人们对地下水的过量开采,20世纪50年代,北京的水井在地表下约5米处就能打出水来,现在北京4万多口井的平均深度达49米,地下水资源已近枯竭。近年来,黄河断流、淮河污染,使得沿河地区供水紧张,不少城市不得不分区、分时供水,而一些用水量大的工矿企业也不得不在用水高峰期停产。水资源短缺不仅影响了人们的生活质量,也制约了经济的发展。
中国水资源的特点是时空分布不均;降水年内、年际变化大;水资源空间分布与土地、矿产资源分布以及生产力布局不相匹配。部分地区近年来降水情况发生变化,如北方地区水资源明显减少,水资源供需矛盾不断加剧,水的问题已成为关系经济社会可持续发展的战略问题。水资源不足、用水浪费、水污染严重,资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水并存,是中国严峻水情的真实写照。按正常需要和不超采地下水来计算,中国年缺水总量达300亿~400亿立方米。
4.森林资源
木材是生活中应用非常广泛的重要材料,木材的获取依赖森林,而森林又是维持地球生态平衡的重要资源。森林吸收地球上多余的二氧化碳,保证足够的降雨,并能有效抵御洪涝。另外,它还是生物多样性的保护区。
建筑业需要大量的木材。随着人们生活水平的提高,建筑装修、家具乃至纸张、一次性筷子等,都形成了巨大的木材消耗量。从舒适和健康的角度来看,采用木材装修具有独特的优点,因此高档的室内装修往往少不了木材。另外,尽管现在很多家具已经开始更多地使用再生木材或金属材料制作,但是仍有很多人对实木家具情有独钟。而且随着生活水平的提高和消费观念的改变,人们更新家具的速度也在加快。这些都大大加快了砍伐森林的速度。森林被过度砍伐而不能得到有效补充,将形成生态灾害。我国的森林覆盖率本就不高,近10年间,我国森林面积锐减了23%,可伐蓄积量减少了50%。云南西双版纳的天然森林,自20世纪50年代以来,以每年约1.6万公顷的速度消失,当时55%的原始森林覆盖面积现已减少了一半。
总之,我国资源短缺主要是由粗放式的发展模式导致的。据《2017中国可持续发展战略报告》对世界59个主要国家的资源绩效水平的调查排序可知,中国资源绩效排名靠后,能源利用效率低。我国钢、水泥、纸和纸板的单位产品综合能耗比国际先进水平高。另外,矿产资源的总回收率大概是30%。由于资源利用水平低,我国废弃物排放水平高于发达国家,单位工业产值产生的固体废弃物也比发达国家多。
(二)我国的建筑及其能耗现状
1.我国的建筑现状
据初步统计,全球的建筑从业人员有1.11亿人,其产值占世界国民生产总值的10%。近年来,我国每年约新建20亿平方米建筑,建筑量连续12年居世界首位,其中住宅占到3亿平方米。在未来30年内,我国还需建造400亿平方米的新建筑,这样的建筑数量和建设速度在世界发展史上都是罕见的。同时,我国进入了快速城市化阶段,城镇化水平以年均2%的速度增长,目前中国的城市化水平是53%,预计到2020年,中国城市化水平将达到57%左右,相当于每年从农村转移400万~1500万人到城镇。一般来讲,城镇人口人均能源消耗量是农村人均量的3.5倍。农村人口大规模转移必然会相应地增加对建筑的需求,以及对能源和资源的消耗。随着中国经济以每年6.5%~8%的高速度增长,预计每年会有1500万~2500万人进入中产阶级行列。这些人不仅是自住房的购买者,还是商场、酒店的潜在顾客。建筑业在未来20年仍将保持高速发展的态势。
建筑就像一个个静伏的黑洞,不断占用本已稀缺的宝贵资源。因此,实践绿色建筑,推进建筑节能,对于解决中国能源和资源短缺问题有着重要意义。
2.我国的建筑能耗现状
(1)建筑能耗的不断加剧
有资料显示,各类建筑消耗了全球40%的能源,16%的水资源,并释放出占全球50%的二氧化碳。目前,我国建筑能耗已占全社会终端能耗的27.5%,单位建筑面积采暖能耗相当于发达国家相同气候地区的2~3倍。现有城乡建筑面积400多亿平方米,约95%都是高耗能建筑。在我国高速发展的城市化进程中,中国的城镇建筑面积在5年内翻了一番,需要新建住宅面积约68亿平方米。据统计,到2025年,全国城乡房屋建筑面积还将新增约300亿平方米,如果不采取有力的节能措施,每年建筑用能将消耗12万亿度电和4.1亿吨标准煤,接近目前全国建筑能耗的3倍。
(2)资源利用量的持续增加
随着建筑的迅速发展,在建筑能耗不断增加的同时,建筑形成过程中的资源利用量也在持续增加,包括建造建筑和运营建筑的土地资源、原材料资源、水资源、自然植被资源、森林资源、矿物资源等。资源利用量的持续增大,使各种资源逐渐趋于枯竭甚至消失,影响了整个社会的可持续发展。
(3)环境状况的不断恶化
在建造及使用建筑的过程中,由于建造本身及建筑使用者需要依赖必要的能源和资源进行建筑活动的运转,在能源和资源的利用、转换和传递过程中,不可避免地造成了对环境的破坏,而且具有不断扩大的趋势。如建筑能源使用过程中所造成的温室气体和污染物质的排放,对地球自然环境造成了一定的破坏和影响,导致全球气候变暖、自然灾害频发。
(4)居住者的安全性、健康性和舒适性要求逐步提高
建筑本身就是为人们提供必要的遮风、挡雨、御寒、防灾等功能的场所。随着经济和技术水平的不断提高,人们对建筑的安全性、健康性和舒适性功能要求与日俱增,使得其成为当今建筑发展的必备条件。
3.建筑对资源及环境的影响
全球的资源短缺和环境问题已引起了人们的广泛关注,研究者发现,引起全球气候变暖的50%的有害物质是在建筑施工和运营过程中产生的,而且建筑业的温室气体排放量正以惊人的速度增长。大量人为的温室气体(主要是二氧化碳)包围着地球,使地球的热量无法散发,由此导致了全球性气候变暖。科学家认为,与前工业时期全球气温水平相比,全球气温上升的幅度必须控制在2℃以内。全球气温上升的幅度若超过2℃,灾难将接踵而至:粮食生产将减少,原始冰川积雪的消失将危及城市的饮用水供量,极端异常的气候变化将更加剧烈,上升的海平面将淹没沿海地区,25%的海洋生物的家园——珊瑚礁将遭到破坏,25%的动植物将灭绝……后果将是毁灭性的。
人们已逐步意识到建筑对环境的负面影响,并且正在与人为的环境问题(如气候变暖)抗争。这时,建筑师、设计师及规划师应走在前面,遵循减少资源消耗、环境污染的原则,在自己的作品中体现、实践人类可持续发展的理念。
建筑行为对环境的影响主要表现为,在建筑的全寿命周期内消耗自然资源和造成环境污染,图1-1定量地表示出了这种影响的程度。
图1-1 建筑业带来的资源消耗和污染
传统建筑对资源的消耗量和对环境造成的污染程度十分惊人。据欧洲建筑师协会测算,建筑在整个建造和使用过程中,能耗占用了全部能源的50%,其中水泥生产和其他建材生产的消耗能源占20%,建筑使用过程的消耗能源占30%。