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全球汇 | 日本节能装配建筑产业化发展趋势(一)【连载】

2017-10-27 王庄林 国际城市规划

【译者序】装配式住宅诞生于20世纪初期,二战后在日本得到了不断的创新开发和推广应用,同时日本结合其能源匮乏与建筑环境的实际国情,将重视能源、节约效率的理念成功引入装配式建筑及其产业化发展中。日本的建筑节能装配产业经历了从政府立法推进,到机构协会自发介入,直至成熟的产业化的发展过程。


日本现在是全球在建筑节能和装配产业化方面实践经验最丰富的国家之一。为深入贯彻科学发展观,更好地建设资源节约型和环境友好型社会,推动生态人居与节能建筑产业的重大战略实施,本文将深入介绍日本在节能装配建筑产业化方面的具体做法与发展动向。


1  日本节能装配建筑产业化发展历程


日本是一个能源非常匮乏的国家,曾经历过经济高速发展、环境严重污染的时期,后来通过高成本整治污染、发展节能环保产业和循环经济产业,才得以恢复清洁美丽的环境。加之经历了1970年代的两次石油危机,日本全社会的能源危机和环保意识不断增强。日本政府和地方政府更是高度重视如何充分有效地利用资源和节约能源。从1945年开始推广“DK型节能住宅”【D指餐厅(dining),K指厨房(kitchen),DK这一名称用于体现标准的居住生活形态;2DK相当于我们常说的二室一厅,3DK相当于三室一厅,下同——编者注】和RC【reinforced concrete,即钢筋混凝土,下简称钢混——编者注】结构技术,1966年实施第一期“住宅建设五年计划”,到2015年的第九期“节能装配住宅建设五年计划”,日本的建筑单位平均能耗指数在这70年下降了137%,使日本成为建筑单位平均一次能耗量全球最低的国家,并保持世界最高的建筑能源利用率。日本的节能装配建筑产业经历了从多样化、标准化、产业化到集约化、信息化的不断演变和完善发展。日本节能 46 33143 46 15232 0 0 1873 0 0:00:17 0:00:08 0:00:09 2888配建筑产业化的发展经历了六个阶段(图1)。


图1  正在装配中的梁柱一体构件

资料来源:30张图,看懂:日本领先的住宅装配式技术, 微信订阅号“房地产经理人联盟”(dichan360), 2015-09-19


1.1  第一阶段:(1945—1954年)


二战后日本经济复苏,随着人口向城市集中,城市住宅严重不足(缺口为420万套),引发了城市住宅建设的全面复兴,而建设量的增加使人们不得不面对建筑能耗与成本问题。为此日本政府先后制定了指导住宅建设的《公营住宅法》及住宅金融公库、住宅公团【公库类似于基金;公团是为了整合社会资本,由日本中央和地方政府,以及其他公共机构出资设立的公共法人,具有独立的经济核算地位】机制。其中《公营住宅法》推进了建筑界产业化与节能装配化的初期发展,发明了低造价与节能的RC结构技术,在全国范围普及推广利用钢筋混凝土结构技术建造的“DK型住宅”,其形式主要是3~4层联排2DK型43m²的集合住宅,实现了屋面和各居室空间的低造价与节能,不久之后这种钢混结构技术就与集合装配住宅的产业化结合起来。


1.2  第二阶段:(1955—1964年)


该时期日本政府颁发了《住宅建设规划法》、《住宅建设计划法》与《装配住宅公团法》,并实施政府制定的《1955—1964年住宅建设十年规划》,以解决住宅不足问题。该时期日本在节能装配与建筑产业化的发展中,政府机构先后颁发了《普及装配部品制度》、《优良装配部品制度》《装配住宅性能指标》等技术规范,并开始以公共住宅为核心,大量建设标准设计的节能装配的公营住宅、公库住宅和公团住宅【这三种住宅都属于保障性住宅,区别主要在于投资主体。公营住宅的建设主体一般为国家级以下的省、市级政府,公库住宅为不同基金,公团住宅则为国家级机构投资建造——编者注】。其中以日本装配住宅公团(JAH)建造的节能住宅为试验,开始采用标准装配设计方式55型。此后每隔1~2年改进一种型式,直至65型标准规范。同期各企事业单位为了完成供给住宅目标,采用各种手段进行节能装配住宅建设,相继完成了木结构系列、钢结构系列、混凝土结构系列等试制阶段,其形式主要是居住面积35m²的节能装配住宅3DK,通过采用标准设计和KJ部品(公共住宅用标准部品)制度,实现了规格统一的住宅部品产业化生产,同时开发了PCa工法(装配式混凝土大板结构)。

 

图2  晴海高层公寓(1958年)

资料来源:装配式建筑 | 时间轴上的日本百年宅, 微信订阅号“国家建筑标准设计订阅号”(chinabuilding1956), 2017-08-02


1.3  第三阶段:(1965—1974年)


1966年日本经济开始进入飞跃时期,由于人口往大城市集中,解决城市住宅不足成为最大的课题。为此日本政府推出两大举措:一是1966年制定了《第一期住宅建设五年规划》,以“一户一住宅”为目标,大量供给公共住宅,1973年实现了190万户的优先住宅供给量(以3DK为主),创下最高年增长量记录;二是颁布了《装配住宅建设产业化的基本设想》,提出将节能装配住宅作为一种定型商品,把标准化的预制装配式住宅和开发新节能住宅区作为节能装配建筑产业化发展的主要支柱。同期为了提高土地使用率,日本装配住宅公团于1968年开发了HPC工法(H型高强度钢与预制混凝土板组装施工);1970年设计的70-FS型和70-8CS型标准图是日本最早的30层以上的高层节能装配住宅标准设计。到了1974年,JAH将1960年开发沿用的KJ部品改为BL部品(BetterLiving,优良住宅部品)及BLs(BetterbetterforLivingsociety)部品,发展成为现在的节能装配式BL标准部品。


1.4  第四阶段:(1975—1984年)


在第四期前半期,日本已经达到了一户一住宅的目标,住宅建设开始从量向质转换,采用标准设计已经满足不了需求者的需要。1976年开始的《第三期住宅建设五年计划》,开始把提高节能装配住宅质量提升为标准化科研课题,以1985年为期限,争取达到居住平均水平并消除最低居住水平以下的住宅。开始制定节能法,废除传统住宅设计标准,实施节能装配建筑标准体系的NPS【New Planning System,以模块设计为基础的研发】、KEP【Kodan Experimental Housing Project,国家统筹试验性住宅计划——编者注】设计研发。同时民间通过节能装配系统化性能认定,将整体组装工法变为更合理的混合工法。到了1980年,日本经济进入稳定增长,住宅价格仍居高不降,住宅销售出现长期滞销。根据建设省1980年统计,全国平均每户居住面积为80㎡,每人1.3室,户型多为3DK和4DK。为了适应新的要求,1980年代日本住宅政策的课题发生了大幅度变化。首先,从质到量发生转折,实现了节能装配建筑产业化发展与“一户一住宅”的目标。同期以“公营节能装配住宅标准设计新系列”的NPH标准设计代替了平面固定、灵活性较差的SPH【Standard of Public Housing,公共住宅标准】设计。整顿发展起来的日本住宅部件生产群,通过住宅部件的集聚使生产达到节能装配省力化的目标。此外,作为1981年日本开始的《第四期住宅建设五年计划》,其节能装配建筑课题研究的方向是:能与高龄化社会相对应的节能装配住宅、可更新改造的既有节能装配住宅与能满足生活方式多样化的节能装配住宅等。


 

图3  1982 泉北桃山台B住区

资料来源:同图2


1.5  第五阶段:(1985—1994年)


日本自1987年开始经济繁荣,到1980年代后期发展为泡沫经济,地价和住宅价格异常高涨。这时购房者多样化的需求催生了可满足多样化生活方式的个性化住宅。建设省为了提高居住水平和振兴住宅相关产业,实施了“住宅功能高度化推广项目”。百年宅(CHS: Century Housing System,如其字面意思所表达的是满足100年居住要求的可变性体系,是一种通过部件更换实现高度耐久性的住宅设计手法——编者注)就是该项目的推广结果(图4)。公团对于预制装配式物件建造的多样化住宅,又以供给效率为目的,研究开发了KEP系统【Kodan Experimental Housing Project,国家统筹试验性住宅计划开发——编者注】,可以说,CHS是使这项研究进一步发展的开端。1987年日本建设省正式批准实施“优良住宅部品(BL部品)认定制度”,大大推动了日本建筑与住宅的产业化水平的提高,有效地促进了装配住宅部品体系的建立,以及节能建筑材料与制品的更新换代。在1990年前后,由于地价高涨以及为了适应生活方式多样化的趋势,开始重视研发装配节能的超高层住宅等建筑。1988年日本建筑界继承并发展KEP(公团实验住宅项目)的研究结果,开发了CHS,重视节能装配建筑的环境共生研究,并采用WR-PC工法【框架剪力墙结构预制装配式混凝土工法——编者注】。同时应对高龄化社会的特点,重视开发多代同居型住宅、合租老人型住宅与中老年社区住宅等项目。

 

图4  百年宅的主要理念

资料来源:同图2


图5  百年宅案例:兵库100年住宅(1997年)

资料来源:同图2


1.6  第六阶段:(1994年至今)


20世纪末以来,日本泡沫经济的崩溃导致土地神话的破灭,地价持续下滑;而且由于环境资源与能源问题扩大到全球规模的温室效应、材料资源与废弃物问题、自然环境保护等方面,需要从更为广泛的视野重新审视可持续发展并进行评价。为此,2000年日本进入高龄者对策和环境共生期,要求节能装配建筑适应高龄化、信息化、环境共生等新的需求。在这样的背景下,日本国土交通省产业事务司在1998年的“节能装配建筑产业化”审议会上提出把“维持良好的住宅储备,适应住宅需求变化,再创大城市的居住空间,建设扎根于地球的住宅,对老龄化发展的对应措施”等作为产业化支柱。特别是2010年日本开始实施的“第八期节能装配住宅建设五年计划”,推动建筑界开发了很多节能装配新技术与新体系,并采取了多种规范标准措施。诸如开发适应长寿社会的KSI住宅、可持续性NEXT21住宅,长期优良住宅以及位于城市中心地区的节能装配超高层智能住宅,同时开发了建成环境绩效综合评估系统(CASBEE: Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)。该计划的研发成果确定了日本节能装配建筑产业化发展的整体思路,并一直延续至今。


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


订阅号编辑:张祎娴

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