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德国、丹麦建筑节能考察及对我国建筑节能的启示

2016-08-03 09:06:53 国产建筑节能大师

一、基本情况

德国是一个能源匮乏的国家,除煤炭资源较丰富外,能源供应在很大程度上依赖进口,其中石油几乎100%进口,天然气80%进口。1973年爆发全球石油危机,石油价格暴涨,给德国经济发展和人民生活带来了极大影响,德国能源政策由此发生改变,一方面大力发展可再生能源,另一方面更加重视节能工作。由于纬度较高(北纬47-55度),冬季较长,建筑能耗(主要是供暖)占德国能源消耗总量约40%,建筑物的二氧化碳排放量约为德国二氧化碳排放总量的1/3,因此,建筑节能的潜力相当巨大。多年来,政府通过制定有针对性的政策措施,提高建筑节能标准,发展先进节能技术,大幅降低了建筑物能耗。

与德国类似,在1973年第一次石油危机之前,丹麦是能源净进口国,石油全部依赖进口,其能源对外依存度超过95%。自1974开始,丹麦实施开发和节约并重的能源方针,大力提倡节能和提高能源效率。90年代以来,由于对全球变暖的担忧和对长期能源供应安全的渴求,丹麦政府提出,“到2050年丹麦将成为100%化石能源零依赖的国家”。要实现这个目标,建筑物节能是一个核心因素。通过提出严格的建筑节能要求,加强对既有建筑改造,税收政策调控等政策措施,建筑物能耗大幅下降。目前,丹麦新建建筑的供热能耗只有1977年的25%左右。

二、德国和丹麦促进建筑节能的经验和做法

(一)加强政策引导。

1.建立和完善政策体系,不断提高建筑节能标准。能源节约与环保是德国政府的长期国策。自20世纪70年代以来,德国出台了一系列建筑节能法规,对建筑物保温隔热、采暖、空调、通风、热水供应等技术规范做出规定,违反相关要求将受到处罚。1977年,德国第一部节能法规《保温条例》(WSchV77)正式实行,提出新建建筑的采暖能耗限额为每平方米楼板面积每年消耗能源250千瓦时,即250KWh/(m2a),该条例在1984年和1995年分别被修订,1995年提出的限额已下降为100KWh/(m2a)。2002年,为贯彻欧盟对建筑节能的要求,开始实施新的《能源节约条例》(EnEV2002),采暖能耗限额调整为70KWh/(m2a),其后在2005年、2007年、2009年分别被修订,2009年提出的采暖能耗限额为45KWh/(m2a)。目前,该条例又在修订(EnEV2014),关于被动式建筑(即超低能耗建筑)的采暖能耗限额将下降到15KWh/(m2a),这是目前环保节能建筑的最高标准,基本实现建筑的“零能耗”。自1961年开始,丹麦就对新建建筑的能源消耗做出了规定。其后,丹麦不断提高建筑的能效要求,在建筑标准中对新建建筑供热、制冷、通风、生活热水和照明等方面的能源效率有详细规定。丹麦最新建筑标准提出,到2020年丹麦新建建筑的“能耗几乎为零”,主要依靠可再生能源。通过提高建筑节能标准,两国的建筑耗能不断下降,缓解了由于能源紧缺带来的诸多经济和社会问题。

2、建立财税激励机制。为了更好地提高建筑能效、推广可再生能源在建筑领域的应用,德国联邦政府和各地方政府出台了许多激励补贴政策。其中既有可再生能源的市场激励计划,也有德国复兴信贷银行(KFW)专为建筑节能改造推出的多项资助计划。另外,各州、市、乡镇政府及能源供应企业提供各种地区性的资助计划,例如联邦政府光伏屋顶、高速公路两侧光伏工程补贴、巴伐利亚州学校建筑节能“50/50”计划等。以达到EnEV-2009德国节能标准100(KFW100)为基本要求,达到KFW85标准的建筑,每套150m2的建筑改造完成后,联邦和地方政府各奖励5250欧元,共计10500欧元(奖励标准为70欧元/m2)。达到KFW55标准的建筑,每套130m2的建筑改造完成后,联邦和地方政府各奖励15700欧元,共31400欧元(奖励241.5欧元/m2)。另外,从1999年起,德国实施生态税改革,一方面提高能源价格,另一方面将征收税费的90%通过降低退休金交费重新返还给居民和企业,不增加民众负担,这种方式大大提高了社会节能意识,促进了节能技术研发,减少了能源消耗。丹麦通过征收建筑采暖燃料税、给予节能投资补贴、实施出租房屋节能一揽子计划等手段,降低了建筑能耗。

3、推行建筑物的能源认证证书。2002年,德国《能源节约条例》(EnEV2002)要求,建筑物中的能源使用情况要进行量化(包括供暖、空调、热水供应等方面),要建立建筑物的能源认证证书系统。建筑物的能源证书,与家用电器上的能效标签一样,反映了建筑物的能耗属性,另外还包括对建筑物进行节能改造的建议、措施及注意事项等。2004年,德国联邦能源署会同有关部门,在全国范围内对能源证书实施情况进行了调研。结果表明,能源认证证书制度已被市场广泛接受,得到了消费者的肯定。根据德国法律规定,自2009年1月1日起,所有新建、出售或出租的居住建筑都必须出具能源证书,以便购房者或租房者了解在房屋能源消费方面可能支出的费用。对非居住建筑,则从2009年7月1日起实施这一规定,同时要求面积超过1000平方米的公共建筑必须在建筑物显著位置悬挂能源证书。能源认证证书系统的实施,对提高建筑商和消费者的节能意识,提高建筑物节能水平起到了重要推动作用。

4、推广供热计量。两德统一后,从1991年开始对既有居住建筑开展大范围的综合改造,一方面防止贫富两极分化,另一方面减少建筑能耗。通过改造楼内采暖系统,安装新的散热器和自动温控阀进行温度调节,加上电子式热分配器进行供热计量。1994年开始全面实现热计量收费,困难人群政府给予补助。实施供热计量的住宅,供热和热水供应能耗大幅减少。1996年,丹麦住房建设部门颁布条例,要求所有建筑物安装热计量装置,违反者将受处罚。通过实施供热计量,丹麦的室内采暖总能耗降低了50%。

(二)注重建筑节能技术的研究及应用。

1、建筑物围护结构保温隔热系统。通过对建筑物的外墙、屋顶、地面和地下室采取良好的保温隔热措施,可以节约大量能源,在冬季采暖地区效果尤为明显。外墙外保温是保温效果最好,应用最广泛的一种建筑保温形式。保温材料选择主要考虑导热率与燃烧特性,德国常用的保温材料有聚苯乙烯(EPS、XPS)、聚氨酯(PU)、木质软纤维等有机类保温材料,以及人造矿物纤维(矿棉、岩棉)、泡沫玻璃、发泡水泥保温块、真空绝热保温板等无机类保温材料。EPS是德国使用最为广泛的保温材料,市场占有率约80%,其他主要使用的还有岩棉板等。外墙保温隔热层厚度一般为23-30cm,屋顶保温有隔热方式(采用膨胀珍珠岩、玻璃棉和聚苯乙烯泡沫等保温材料),也有反射降温等方式(屋顶刷铝银粉或采用表面带有铝箔的卷材)。地下室一般采用环绕式保温层,选用XPS板,地下室顶板基本采用岩棉或矿棉保温板。施工时与地面以上的保温层无缝连接,绝不能产生热桥,更不能出现渗水。保温施工完成后可以通过热敏相机(红外成像仪)进行检查,不同颜色显示不同的表面温度,通过热敏图检验保温层施工质量。

2.节能窗户。窗户是建筑保温的主要部位,据测算,窗户热损失占房屋能耗的50%以上。窗户结构是决定其节能性能的主要因素。推拉窗密封性能较差,容易形成空气对流,造成能量损失,正逐步被淘汰使用。平开窗的窗扇与窗框间有良好的密封压条,窗扇关闭时能将密封条压紧,密封性好,节能效果明显,在德国新建建筑和改造建筑中普遍使用。传统建筑一般使用一层或两层玻璃,窗框一般是金属结构,隔热性能较差。目前推广使用的新型环保节能窗户一般采用三层玻璃,玻璃间真空或充满氩气等惰性气体,可以大大降低热传导率,如果在玻璃上镀低辐射膜(Low-E膜),隔热效果更佳,传热系数比普通中空玻璃下降70%以上,降至0.8W/(m2K)。窗框则推荐使用非金属材料,如木头、保温塑料等,隔热性能较铝合金等金属窗好。

3.新风换气系统。新风换气是指在密闭室内的一侧通过专用设备向室内输送新风(新鲜空气),在另一侧由专用设备向室外排出空气,在室内形成新风流动场,满足换气需要。送风设备还可对进入室内的新风进行过滤、灭毒、杀菌、增氧、预热(冬天),确保进入室内空气清洁;排风设备在空气排出前可进行热回收交换,减少能量损失。随着建筑节能标准的提升,门窗气密性越来越好,室内的潮湿气体无法自然排出,空气中CO2含量高,不利于人体健康,使用新风换气系统可以有效解决此类问题。在室内制冷或取暖的情况下,与开窗通风相比,使用新风换气系统,既可保持室内温度稳定,也可隔绝室外噪音,还能节约能源。研究结果表明,使用不带换热功能的新风换气系统,可以节能30%,如果带换热功能,节能高达80%以上。由此可见,新风系统节能效果显著。在德国,新风换气系统已经与建筑物融为一体,成为不可缺少的重要组成部分。德国建筑节能法规要求,建筑物在设计时必须考虑通风问题。考察组参观了成立于1945年的德国朗适新风公司,该公司是住宅通风领域的知名品牌,其产品注重兼顾节能保温和健康呼吸,在国际上被广泛使用,在我国已被应用到国家节能改造示范工程项目和国家康居示范项目。

4.建筑遮阳系统。建筑遮阳装置一般分为外遮阳、内遮阳和位于两层玻璃之间的中置遮阳。外遮阳应用最广泛,它适用于朝南、朝东、朝西的大面积窗户及天窗处,既防止阳光直射、也阻挡室内温度上升;内遮阳主要以防眩为主、遮阳为辅,适合于冬季采暖地区,在防止阳光直射的同时,可以让阳光进入室内提高温度;中置遮阳,兼有内外遮阳的特点,一体性较强,不易损坏,但造价较高。通过不同遮阳装置的组合使用,在夏季可以大大降低空调负荷,在冬季可以节省取暖能源。研究结果表明,利用遮阳技术,建筑物可节省约40%的能源。在欧洲如果全面推广建筑遮阳技术,每年可减少排放8000万吨CO2。德国十分注重建筑遮阳技术的研发和应用。考察组所到之处,无论是办公楼、商业建筑还是住宅楼,随处可见遮阳装置,应用十分普及。考察组参观了德国望瑞门遮阳系统设备有限公司。该公司是创立于1954年,是国际遮阳行业的领导企业,拥有全面的户内外遮阳产品和智能控制系统产品生产线。该公司研发生产的智能遮阳百叶帘,在不同气候和不同时间,都可根据太阳的高度,自动调节遮阳叶片的位置,实现有效的眩光保护和热保护,同时还保证最大可能的可视度和日光照明。这类产品的广泛应用,可以有效促进建筑节能,提高建筑舒适度。

5.供热空调技术。虽然德国面积不大,但工程师能根据地域特点,采用集中与分散供热合理使用、末端用能装置多样化、高效热电联供等方式,因地制宜为建筑物选择合理的供热空调方式。同时,先进的控制系统可以使热泵空调能根据室内外温度、湿度变化情况进行精细调节,对建筑物分层、分区进行温度调控。公用建筑的热泵空调系统能根据上下班时间进行自动开启和关闭。根据公用建筑室内监测空气质量的传感器返回的实时数据,新风控制系统能实现自动开启、关闭以及调节新风量大小的功能。通过这些技术,大大提高供热效率,实现节能目的

(三)注重对既有建筑的节能改造。

德国除对新建筑实行较高节能标准外,对既有建筑的节能改造也相当重视。一方面制定有关规章制度,从政策层面加以引导,例如,根据欧盟能源效率规程,每年要对3%的公共建筑进行节能改造;另一方面通过设立专门的基金(如KFW基金),提供低息贷款等方式,加大资金投入,推动旧房节能改造。改造目标主要包括提高建筑舒适度、降低建筑能耗、减少环境污染等。改造内容包括增加建筑外保温设施;更换高效门窗;对供热系统进行了大规模改造,拆除褐煤供热锅炉,安装热气锅炉和燃气发动机热电联产装置;将居民的燃气热水器改为供热公司集中供应热水;改造楼内采暖系统,安装新的散热器和自动温控阀等。

目前德国共有住宅约3900万套,1000万套建造于1979年之后,热工性能尚可,暂不急于改造;2900万套建造于1979年之前,热工性能较差,它们消耗了德国建筑能耗90%以上,需要全面改造,目前每年改造大约20万套,其中600万套已完成节能改造。完成改造住宅的能耗大为降低,单位居住面积采暖能耗由改造前的160-200Kwh/(m2a)下降到70-90Kwh/(m2a),每年每平米住宅减少二氧化碳排放量达到40千克。

三、启示和建议

目前我国正处于建设高峰期,每年新增建筑面积约20亿平方米,超过所有发达国家每年新增建设面积总和。现有建筑80%以上都是高耗能的建筑,建筑能耗普遍在德国、丹麦等发达国家的3倍以上,即使执行“二步”节能标准(50%节能标准),能耗也是其2倍;建筑节能技术相对落后,在设计水平、建筑技术、设备材料制造及应用上,都与西方发达国家存在较大差距。因此,我国建筑节能潜力巨大,任务艰巨。德国、丹麦在建筑节能方面的很多做法,值得我国特别是东北地区学习借鉴。

(一)进一步完善建筑节能政策法规。

我国建筑节能领域的法律法规主要有《节约能源法》、《民用建筑节能条例》,目前已有10多个省市制定了本地区的《民用建筑节能条例》,东北地区仅有吉林省制定了该条例。落实《节约能源法》、《民用建筑节能条例》所需的部门规章、地方行政法规的制定工作仍然滞后。要加快完善建筑节能的政策法规,针对住宅、农村建筑、公共建筑、工业建筑等不同类型建筑,分别制修订相关工程建设节能标准,在设计、施工、运行管理等环节落实建筑节能要求。要进一步提高建筑能效标准,严寒、寒冷地区和夏热冬冷地区要将建筑能效水平提高到“三步”建筑节能标准(65%节能标准),有条件的地方要执行更高水平的建筑节能标准和绿色建筑标准。

(二)健全经济激励政策。

我国已在既有居住建筑节能改造、公共建筑节能监管体系建设、可再生能源建筑应用和绿色生态城区建设等方面,建立了财政资金奖励政策,可适当提高奖励标准,加大补助力度。要积极推进资源税费和环境税费改革,积极推进供热计量改革,推广阶梯电价,充分发挥价格调节作用,减少能源消耗,促进建筑节能。

(三)大力推广应用建筑节能新技术。

积极发展被动式建筑等低能耗建筑的建造技术,重点推动外墙保温、节能窗户、新风换气、建筑遮阳等方面的节能技术和施工工艺在新建建筑和既有建筑改造中的应用,大力推广太阳能、地热等可再生能源在建筑领域的应用,通过技术进步带动建筑节能。

(四)积极推进既有建筑改造。

以围护结构、供热计量和管网热平衡等为重点,深入开展北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造,强化节能改造工程设计、施工、选材、验收等环节的质量控制,确保完成节能改造的既有居住建筑全部实行供热计量收费,做好“既节能又省钱”,提高居民参与节能改造的积极性。以建筑门窗、遮阳、通风等为重点,在夏热冬冷地区进行居住建筑节能改造,探索该地区适宜的改造模式和技术路线。

(五)加强专业人员的技术培训。

加大对建筑节能设计、施工、监理及检测人员培训力度,鼓励、支持成立建筑节能专业培训机构和咨询机构,支持民间培训机构建设。借鉴德国成功经验,充分发挥工商联等行业组织的作用,有效组织企业技术人员的培训,积极推广建筑节能新技术应用。

(六)加强宣传,提高建筑节能意识。

充分利用媒体广泛宣传建筑节能的法律法规和政策措施,普及节能知识,重点向房屋业主、地产商等宣传节能建筑带来的经济效益和社会效益,提高全社会建筑节能意识,增加低能耗建筑需求,促进建筑节能。




责任编辑: 吴昊

标签: 建筑能耗

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