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裝修知識 | 2014/11/18

德國建筑怎樣做到節能?

    德國在節能環保領域處于世界領先地位,其節能環保理念深入人心,政策面面俱到,措施滲透到生產、生活各個環節:從節能、提高能效到開發利用可再生能源,從環保汽車到節能建筑,從工藝流程到生活細節,樣樣都離不開節能環保。時至今日,節能環保產業業已成為德國又一大支柱產業,為德國經濟發展和生活水平提高做出了重要貢獻。



    預計到2015年, 德國所有建筑將按照“被動式建筑”標準建造。 從低能耗建筑、到3升房, 再到被動式建筑和零能耗建筑,德國在建筑節能的發展道路上積累了豐富的知識和經驗。讓我們通過下面的報告了解下德國建筑節能有關政策法規、建筑節能技術、建筑節能改造、以及行業組織在推進建筑節能工作中作用等方面的情況。


一、基本情況
  德國是一個能源匱乏的國家,除煤炭資源較豐富外,能源供應在很大程度上依賴進口,其中石油幾乎100%進口,天然氣80%進口。1973年爆發全球石油危機,石油價格暴漲,給德國經濟發展和人民生活帶來了極大影響,德國能源政策由此發生改變,一方面大力發展可再生能源,另一方面更加重視節能工作。



    德國由于緯度較高(北緯47-55度,中國最北漠河緯度是53度),冬季較長,建筑能耗(主要是供暖)占德國能源消耗總量約40%,建筑物的二氧化碳排放量約為德國二氧化碳排放總量的1/3,因此,建筑節能的潛力相當巨大。多年來,政府通過制定有針對性的政策措施,提高建筑節能標準,發展先進節能技術,大幅降低了建筑物能耗。

上圖為三層真空玻璃 已經是kfw70標準的標配門窗




二、德國促進建筑節能的經驗和做法
    (一)加強政策引導。
    1、建立和完善政策體系,不斷提高建筑節能標準。能源節約與環保是德國政府的長期國策。自20世紀70年代以來,德國出臺了一系列建筑節能法規,對建筑物保溫隔熱、采暖、空調、通風、熱水供應等技術規范做出規定,違反相關要求將受到處罰?!?/span>

    1977年,德國第一部節能法規《保溫條例》(WSchV77)正式實行,提出新建建筑的采暖能耗限額為每平方米樓板面積每年消耗能源250千瓦時,即250KWh/(m2a),該條例在1984年和1995年分別被修訂,1995年提出的限額已下降為100KWh/(m2a)。2002年,為貫徹歐盟對建筑節能的要求,開始實施新的《能源節約條例》(EnEV2002),采暖能耗限額調整為70KWh/(m2a),其后在2005年、2007年、2009年分別被修訂,2009年提出的采暖能耗限額為45KWh/(m2a)。目前,該條例又在修訂(EnEV2014),關于被動式建筑(即超低能耗建筑)的采暖能耗限額將下降到15KWh/(m2a),這是目前環保節能建筑的最高標準,基本實現建筑的“零能耗”。



    2、建立財稅激勵機制。為了更好地提高建筑能效、推廣可再生能源在建筑領域的應用,德國聯邦政府和各地方政府出臺了許多激勵補貼政策。其中既有可再生能源的市場激勵計劃,也有德國復興信貸銀行(KFW)專為建筑節能改造推出的多項資助計劃(提供超低利率貸款年利率不會超過2%)



    另外,各州、市、鄉鎮政府及能源供應企業提供各種地區性的資助計劃,例如聯邦政府光伏屋頂、高速公路兩側光伏工程補貼、巴伐利亞州學校建筑節能50/50計劃等。

    以達到EnEV-2009德國節能標準100(KFW100)為基本要求,達到KFW85標準的建筑,每套150m2的建筑改造完成后,聯邦和地方政府各獎勵5250歐元,共計10500歐元(獎勵標準為70歐元/m2)。達到KFW55標準的建筑,每套130m2的建筑改造完成后,聯邦和地方政府各獎勵15700歐元,共31400歐元(獎勵241.5歐元/m2)。


    另外,從1999年起,德國實施生態稅改革,一方面提高能源價格,另一方面將征收稅費的90%通過降低退休金交費重新返還給居民和企業,不增加民眾負擔,這種方式大大提高了社會節能意識,促進了節能技術研發,減少了能源消耗。



    3、推行建筑物的能源認證證書。2002年,德國《能源節約條例》(EnEV2002)要求,建筑物中的能源使用情況要進行量化(包括供暖、空調、熱水供應等方面),要建立建筑物的能源認證證書系統。建筑物的能源證書,與家用電器上的能效標簽一樣,反映了建筑物的能耗屬性,另外還包括對建筑物進行節能改造的建議、措施及注意事項等。



    2004年,德國聯邦能源署會同有關部門,在全國范圍內對能源證書實施情況進行了調研。結果表明,能源認證證書制度已被市場廣泛接受,得到了消費者的肯定。根據德國法律規定,自2009年1月1日起,所有新建、出售或出租的居住建筑都必須出具能源證書,以便購房者或租房者了解在房屋能源消費方面可能支出的費用。



    對非居住建筑,則從2009年7月1日起實施這一規定,同時要求面積超過1000平方米的公共建筑必須在建筑物顯著位置懸掛能源證書。能源認證證書系統的實施,對提高建筑商和消費者的節能意識,提高建筑物節能水平起到了重要推動作用。


  4、推廣供熱計量。兩德統一后,從1991年開始對既有居住建筑開展大范圍的綜合改造,一方面防止貧富兩極分化,另一方面減少建筑能耗。通過改造樓內采暖系統,安裝新的散熱器和自動溫控閥進行溫度調節,加上電子式熱分配器進行供熱計量。1994年開始全面實現熱計量收費,困難人群政府給予補助。實施供熱計量的住宅,供熱和熱水供應能耗大幅減少。

上圖為暖氣閥門,冷了就開 熱了就關 按照熱計量收費,比起平米公攤收費更合理公平,而且避免了巨大的浪費!



    (二)注重建筑節能技術的研究及應用。
  1、建筑物圍護結構保溫隔熱系統。通過對建筑物的外墻、屋頂、地面和地下室采取良好的保溫隔熱措施,可以節約大量能源,在冬季采暖地區效果尤為明顯。外墻外保溫是保溫效果最好,應用最廣泛的一種建筑保溫形式。



    保溫材料選擇主要考慮導熱率與燃燒特性,德國常用的保溫材料有聚苯乙烯(EPS、XPS)、聚氨酯(PU)、木質軟纖維等有機類保溫材料,以及人造礦物纖維(礦棉、巖棉)、泡沫玻璃、發泡水泥保溫塊、真空絕熱保溫板等無機類保溫材料。EPS是德國使用最為廣泛的保溫材料,市場占有率約80%,其他主要使用的還有巖棉板等。




    外墻保溫隔熱層厚度一般為23-40cm,屋頂保溫有隔熱方式(采用膨脹珍珠巖、玻璃棉和聚苯乙烯泡沫等保溫材料),也有反射降溫等方式(屋頂刷鋁銀粉或采用表面帶有鋁箔的卷材)。



    地下室一般采用環繞式保溫層,選用XPS板,地下室頂板基本采用巖棉或礦棉保溫板。施工時與地面以上的保溫層 無縫連接,絕不能產生熱橋,更不能出現滲水。




    保溫施工完成后可以通過熱敏相機(紅外成像儀)進行檢查,不同顏色顯示不同的表面溫度,通過熱敏圖檢驗保溫層施工質量。




    2、節能窗戶。窗戶是建筑保溫的主要部位,據測算,窗戶熱損失占房屋能耗的50%以上。窗戶結構是決定其節能性能的主要因素。推拉窗密封性能較差,容易形成空氣對流,造成能量損失,正逐步被淘汰使用。


    平開窗的窗扇與窗框間有良好的密封壓條,窗扇關閉時能將密封條壓緊,密封性好,節能效果明顯,在德國新建建筑和改造建筑中普遍使用。傳統建筑一般使用一層或兩層玻璃,窗框一般是金屬結構,隔熱性能較差。



    目前推廣使用的新型環保節能窗戶一般采用三層玻璃,玻璃間真空或充滿氬氣等惰性氣體,可以大大降低熱傳導率,如果在玻璃上鍍低輻射膜(Low-E膜),隔熱效果更佳,傳熱系數比普通中空玻璃下降70%以上,降至0.8W/(m2K)。窗框則推薦使用非金屬材料,如木頭、保溫塑料等,隔熱性能較鋁合金等金屬窗好。





    3、新風換氣系統。新風換氣是指在密閉室內的一側通過專用設備向室內輸送新風(新鮮空氣),在另一側由專用設備向室外排出空氣,在室內形成新風流動場,滿足換氣需要。送風設備還可對進入室內的新風進行過濾、滅毒、殺菌、增氧、預熱(冬天),確保進入室內空氣清潔;排風設備在空氣排出前可進行熱回收交換,減少能量損失。



    隨著建筑節能標準的提升,門窗氣密性越來越好,室內的潮濕氣體無法自然排出,空氣中CO2含量高,不利于人體健康,使用新風換氣系統可以有效解決此類問題。在室內制冷或取暖的情況下,與開窗通風相比,使用新風換氣系統,既可保持室內溫度穩定,也可隔絕室外噪音,還能節約能源。研究結果表明,使用不帶換熱功能的新風換氣系統,可以節能30%,如果帶換熱功能,節能高達80%以上。由此可見,新風系統節能效果顯著。在德國,新風換氣系統已經與建筑物融為一體,成為不可缺少的重要組成部分。德國建筑節能法規要求,建筑物在設計時必須考慮通風問題。

    4、建筑遮陽系統。建筑遮陽裝置一般分為外遮陽、內遮陽和位于兩層玻璃之間的中置遮陽。外遮陽應用最廣泛,它適用于朝南、朝東、朝西的大面積窗戶及天窗處,既防止陽光直射、也阻擋室內溫度上升。



    內遮陽主要以防眩為主、遮陽為輔,適合于冬季采暖地區,在防止陽光直射的同時,可以讓陽光進入室內提高溫度。



    中置遮陽,兼有內外遮陽的特點,一體性較強,不易損壞,但造價較高。通過不同遮陽裝置的組合使用,在夏季可以大大降低空調負荷,在冬季可以節省取暖能源。



    研究結果表明,利用遮陽技術,建筑物可節省約40%的能源。在歐洲如果全面推廣建筑遮陽技術,每年可減少排放8000萬噸CO2。德國十分注重建筑遮陽技術的研發和應用,無論是辦公樓、商業建筑還是住宅樓,隨處可見遮陽裝置,應用十分普及。



    5、供熱空調技術。雖然德國面積不大,但工程師能根據地域特點,采用集中與分散供熱合理使用、末端用能裝置多樣化、高效熱電聯供等方式,因地制宜為建筑物選擇合理的供熱空調方式。同時,先進的控制系統可以使熱泵空調能根據室內外溫度、濕度變化情況進行精細調節,對建筑物分層、分區進行溫度調控。公用建筑的熱泵空調系統能根據上下班時間進行自動開啟和關閉。根據公用建筑室內監測空氣質量的傳感器返回的實時數據,新風控制系統能實現自動開啟、關閉以及調節新風量大小的功能。通過這些技術,大大提高供熱效率,實現節能目的。



    (三)注重對既有建筑的節能改造。
  德國除對新建筑實行較高節能標準外,對既有建筑的節能改造也相當重視。一方面制定有關規章制度,從政策層面加以引導,例如,根據歐盟能源效率規程,每年要對3%的公共建筑進行節能改造;另一方面通過設立專門的基金(如KFW基金),提供低息貸款等方式,加大資金投入,推動舊房節能改造。改造目標主要包括提高建筑舒適度、降低建筑能耗、減少環境污染等。





    改造內容包括增加建筑外保溫設施;更換高效門窗;對供熱系統進行了大規模改造,拆除褐煤供熱鍋爐,安裝熱氣鍋爐和燃氣發動機熱電聯產裝置;將居民的燃氣熱水器改為供熱公司集中供應熱水;改造樓內采暖系統,安裝新的散熱器和自動溫控閥等。

  目前德國共有住宅約3900萬套,1000萬套建造于1979年之后,熱工性能尚可,暫不急于改造;2900萬套建造于1979年之前,熱工性能較差,它們消耗了德國建筑能耗90%以上,需要全面改造,目前每年改造大約20萬套,其中600萬套已完成節能改造。完成改造住宅的能耗大為降低,單位居住面積采暖能耗由改造前的160-200Kwh/(m2a)下降到70-90Kwh/(m2a),每年每平米住宅減少二氧化碳排放量達到40千克。




    目前我國正處于建設高峰期,每年新增建筑面積約20億平方米,超過所有發達國家每年新增建設面積總和?,F有建筑80%以上都是高耗能的建筑,建筑能耗普遍在德國、丹麥等發達國家的3倍以上,即使執行“二步”節能標準(50%節能標準),能耗也是其2倍;建筑節能技術相對落后,在設計水平、建筑技術、設備材料制造及應用上,都與西方發達國家存在較大差距。因此,我國建筑節能潛力巨大,任務艱巨。德國在建筑節能方面的很多做法,值得我國特別是東北地區學習借鑒。











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