全球汇|日本节能装配建筑产业化发展趋势(五)


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5.5  NEXT21节能装配技术


为了探索与环境共生的可持续节能装配技术,日本引进了荷兰建筑师研究会“骨架与支撑体SI理论”发展的“支撑体和可分体SAR理论”,由日本国土交通省住宅局成立的环境共生住宅研究会(ESHRA)和日本建设环境/节能机构财团(IBEC)共同企划发展,以探索21世纪城市集合住宅模式为目标,于1993年由大阪株式会社于大阪市中心企划建成NEXT21实验住宅。


NEXT21住宅,又称为NEXT21可持续节能装配住宅体系,是为探索未来可持续装配住宅能源系统和住宅设备建设的一栋试验性环境共生型集合住宅。其建筑面积为1542㎡,地下1层,地上6层,包括由安藤忠雄在内的13名建筑师分别设计的18个居住单元,配置在整个建筑物上的绿化面积约为1000㎡。为实现建筑主体结构使用年限100年、住户内部装配可随时改造的目标,采用了主体和住户分离的SI装配建造方式。这样既保证结构的长期耐用,又能够对住户进行改造而又不伤害结构,同时也保证了装配住户设计的自由度。


NEXT21住宅建筑自1994年4月建成入住开始,至2012年结束了三个阶段15年的居住实验。


图1  大阪NEXT21住宅

http://www.osakagas.co.jp/company/efforts/next21/feature/feature2.html


第一阶段(1994—1999年)主题:(1)节约能源;(2)地球环境;(3)舒适生活。


NEXT21住宅自1994年4月建成入住起到1999年结束,经历了第一个5年居住实验。该阶段在植物环保方面,重视植被、野鸟等生态观察,实施了森林型土壤和土壤生物化;在厨余、垃圾处理方面,利用再生水,典型水质为BOD·SS2~3ppm,用水量削减19%;在节能环保方面,利用一次能源下降27%,二氧化碳排放下降25%,氮氧化物(NOX)排放下降74%。为此,1997年日本环境共生住宅研究会(ESHRA)更名为“环境共生住宅推进协会”(APES),会员约90家;1999年APES创立了《环境共生住宅认定制度》,明确了NEXT21住宅的标准,规定只有满足相应节能环保条件的住宅才可以称为环境共生住宅。


图2  建筑内部的绿化

资料来源:周燕珉. 大阪NEXT21住宅调研·初春之时的造访(http://blog.sina.com.cn/s/blog_6218cf570100f45j.html)


第二阶段(2000—2005年)主题:(1)全球环保;(2)人性化生活。


2000—2005年,NEXT21住宅经历了第二个5年居住实验。该阶段增加住户内设备机器,实行24小时换气、灵活防水盘、遥控淋浴器等;在改造居住建筑方面,包括装配式外墙、厨房、卫生间,把原有一户改为2户,并装配可移动轻质隔墙与可移动收纳空间;在适应人性化生活方式方面,实行了21个生活方案和实际验证;在节能环保方面,利用一次能源下降30%,二氧化碳排放下降72%,氮氧化物下降87%。


图3  户型可根据生活方式的变化而改变(以403室为例

http://www.osakagas.co.jp/company/efforts/next21/home/home3.html


图 4 团块世代【指二战后出生的第一代日本人】夫妇在儿女独立后将住宅改造为更适合与外界交往的类型(以403室为例

资料来源:同图3


第三阶段(2007—2012年)主题:(1)全球环保;(2)少子、老龄化社会。


2007—2012年,NEXT21住宅经历了第三个5年居住实验。该阶段实施了环保节能技术的深化;例如天然气换成氢的转换器,8个住宅共用氢燃料电池,3~4层住宅共用热电冷联产设备,能源消费平均化、LED、用自然能源设备等。为适应老龄化社会的居住要求,设置了与社区连接的设施,并在2层设置infill实验室。


图5  NEXT21住宅楼内的回廊空间

资料来源:同图2


NEXT21实验住宅从建设开始到今天,一直在以新的视角寻求21世纪的居住解决方案。但是从日本开展环境共生住宅的NEXT21节能装配技术普及运动的现状来看,总体上还处在普及的初期阶段。日本实施《环境共生住宅认定制度》以来,环境共生住宅的数量增长引人注目,1999年认定的环境共生住宅仅为113套,2004年认定数量为1903套,年认定数增加了10倍以上。2007年10月日本出台了《建筑物环境保护制度》,给予NEXT21实验住宅示范与改扩建建筑新的动力。2014年日本全国住宅总数为5499万套,每年新建住宅数量约150万套,已经认定的环境共生住宅截至2014年底总共才5万多套,所占比例还没达到千分之一。但是从日本政府最近公布的《京都议定书目标达成计划》看,在截至2020年的温室气体减排计划中,对产业部门和包括住宅在内的民用部门都提出了很高的要求。从这个角度看,日本环境共生NEXT21住宅的建设将获得更大的政府推力,预计其普及速度会逐步加快。


6  日本节能装配建筑规范标准与评价体系


近年来,日本建筑物和住宅部门终端能源消耗和二氧化碳排放不容乐观。2012年与1990年相比,二氧化碳排放量运输部门增加4.5%、建筑物部门增加57.9%、住宅部门增加59.5%、能源转换部门增加27.1%。对此,日本政府2013年对《节约能源法》进行了最新一次修改,根据实施进展情况进一步修改建筑节能标准,加大了装配建筑物和住宅部门降低终端能源消耗的力度。特别是2014年4月日本国会对装配建筑节能基本计划作出了原则性规定:“到2020年新建住宅和建筑物要满足阶段性规定的节能标准义务,到2030年新建住宅建筑将接近实现净零能耗”,着力推进建筑产业节能义务化,建立了科学系统的一系列装配规范标准与节能评价体系。


6.1  RPR评价标准


日本自1966年实施第一期“住宅建设五年计划”后,每个五年计划的侧重点均不同。在解决基本住房问题后,开始重视提高住宅的功能水平。特别是《节约能源法》与《建筑基准法》经过多次修正后,以1999年6月颁发《住宅品质确保促进法》与2000年7月日本实施的《住宅性能表示基准告示》为依据,于同年10月开始全面实施《住宅性能表示制度》的“住宅性能表示评价标准”(RPR评价标准)。


“RPR评价标准”的认定机制及评价方法是:(1)实施RPR评价是开发者、销售者及购房者自愿认定的;(2)评价内容遵循“两个基准”,即国土交通省批准的日本住宅性能表示基准及住宅性能的评价方法基准;(3)实施评价的第三者机构为“指定住宅性能评价机构”;(4)评价机构依据自愿者认定的申请书,根据评“两个基准”对住宅进行评价;(5)评价结果以住宅性能评价书的形式交付;(6)住宅性能评价书有两种:依设计图纸阶段的评价结果整理出的设计住宅性能评价书和依施工阶段及竣工阶段进行检查后提出的建设住宅性能评价书;(7)设计住宅性能评价书和建设住宅性能评价书均附有法律效力的标志。


按照日本法规《住宅性能表示基准告示》,《住宅性能表示制度》的RPR评价标准事项有29项10大类:(1)对于地震的耐震强度(结构的安定);(2)对于火灾的安全性(起火时的安全);(3)对于地基、框架的耐久性(减轻劣化);(4)方便清扫、修补和更新的各种配管(对维护管理、更新的考虑);(5)节省能源对策(温热环境);(6)室内空气污染症对策、换气系统(空气环境);(7)窗户的面积(光线、视觉环境);(8)防止噪音对策(音量环境);(9)考虑老年人、残疾人生活方便性的对策(老龄化等生活环境);(10)防犯对策。


通过对于新建的住宅进行以上10个方面性能表示的评定,可以确定装配住宅节能性能等级的高低。日本拥有世界上少见的多种多样的节能住宅的装配结构种类。性能表示事项和表示方法,虽然是不考虑住宅的结构类别而设定的共通项目,但其评价方法和标准却是按照结构种类和材料特性的不同,分别采用相应方法进行等级评价。


6.2  RPA评价标准


日本在实施1971—1975年的“第二期住宅建设五年规划”期间,JAH住宅建设进入高速发展时期,1973年建成3DK节能装配住宅190万套(最高年增长量)。在住宅建设高速发展中,为了确保住宅质量与性能,日本政府1971年第一次修改《建筑基准法》,其后又相继颁布了《建筑业法》、《住宅质量确保法》,并于1974年开始实施《住宅性能保证制度》的住宅性能保证评价标准(RPA评价标准),大力地推动节能建筑产业和装配住宅部品的发展。此外,“RPA评价标准”从1993年4月起又适用到公寓式节能装配住宅。近年来,该评价标准的适用范围已经扩大到新建的钢结构与钢筋混凝土结构等节能装配建筑与公寓式住宅。


为保证住宅性能的无缺陷、高质量,RPA评价标准的保证规范需要实现:(1)工程建设的标准化;(2)施工的合理化;(3)具备能实现设计、施工的各种有关基准;(4)住宅建设企业应实现明确的自主质量管理体制,如设计、施工水平的完善等;(5)由公正的第三方进行现场检查;(6)引进保险制度,减轻住宅建设业的负担等。


RPA评价标准的审查登记。由各地都道府县的住宅保证机构(HGA)实施,HGA的财团法人要审查申请企业是否具有符合设计、施工基准的住宅技术及履行保证所需的经济实力等,同时对符合条件的企业进行登记。其规则有:(1)申请登记:登记企业在每栋住宅开工前,要向HGA的办事机构申请住宅登记;(2)登记一般按该企业所建住宅的都道府县分别登记;(3)登记的有效期为3年,3年后重新审查登记;(4)企业登记时需交纳登记费:住宅登记费=住宅价格×0153%(对节能装配住宅或住宅小区有优惠制度)。截至2016年7月底,日本全国已有24320家企业登记。


RPA评价标准的性能基准。根据“住宅性能保证基准”(RPA-B)的评价标准,登记企业要对登记住宅的拥有人保证RPA-B中所规定5大类86项基本性能与对象问题的指标。例如在RPA-B的基本性能年限保证中:(1)基础及基础桩上部结构水平支承的基本性能保证10年;(2)柱、梁等荷载支承的基本性能保证10年;(3)楼板水平支承的基本性能保证10年;(4)墙体荷载支承的基本性能保证10年,防水基本性能保证10年;(5)屋面荷载支承的基本性能保证10年,防水基本性能保证10年。


RPA评价标准的检验保证规则。在RPA评价标准中,由HGA对企业实施的检验与保证规则有以下几方面。(1)在住宅的施工过程中,原则上两次(基础配筋结束和屋面工程结束)由HGA派检查员到现场确认工程情况以及企业的质量管理情况,并判断是否符合HGA所要求的“设计、施工基准”。(2)对现场检查合格的住宅,根据登记企业的申请,由HGA履行住宅的最终登记手续。(3)长期保证:RPA制度规定,对于节能装配建筑,从保证期的第三年开始到第十年的8年时间的保证责任,以保险来担保。因此,在这8年中出现缺陷,登记企业可以拿到修补费用一定比率的保险金。保险金的金额按下式计算:支付的保险金={缺陷的修补费(万日元)-10万日元}×80%。(4)短期保证:对长期保证对象以外的部分的质量和性能的保证,由登记企业进行住宅交付后1~2年的保证,修补费全部由登记企业负担。


本文编译自日本杂志《工业学院》2016年12月、《财田产业》2017年第3期、《新产经发展》2017年4月号的相关文章。原文作者:东京大学研究生院建筑信息研究系 坂村健 教授,爱知产业大学经营学部 吉田修 教授、横滨商科大学经济学部部长 伊藤穰 教授


译者:王庄林


编辑:张祎娴

排版:赵大伟


——to be continued——


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