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德国在建筑节能领域的先进技术和实践经验

来源:admin发布时间:2018-10-08 09:53:00

德国在节能环保领域处于世界领先地位,其节能环保理念深入人心,政策面面俱到,从提高能效到开发利用可再生能源,从环保汽车到节能建筑,从工艺流程到生活细节,样样都离不开节能环保。时至今日,节能环保产业业已成为德国又一大支柱产业。

预计到2015年,德国所有建筑将按照“被动式建筑”标准建造。从低能耗建筑、到3升房,再到被动式建筑和零能耗建筑,德国在建筑节能上积累了丰富的经验。以下介绍德国建筑节能有关政策法规、建筑节能技术、建筑节能改造、以及行业组织在推进建筑节能工作中作用等方面的情况。

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,其余几乎全靠进口。1973年爆发全球石油危机,德国开始大力发展可再生能源,另一方面更加重视节能工作。

德国由于纬度较高,冬季较长,供暖占德国能源消耗总量约40%,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。

德国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。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”。

2、建立财税激励机制。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(提供超低利率贷款年利率不会超过2%),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,大大提高了社会节能意识。

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。这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。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。

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。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。

(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。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。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23-40cm,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。窗户结构是决定其节能性能的主要因素。推拉窗密封性能较差,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,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。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;排风设备在空气排出前可进行热回收交换,减少能量损失。

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。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。

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。德国十分注重建筑遮阳技术的研发和应用,无论是办公楼、商业建筑还是住宅楼,随处可见遮阳装置。

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,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,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,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。

目前我国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。德国在建筑节能方面的很多做法,值得我国学习借鉴。

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