400电话: 400 1688 198
科正产品
科正产品
科正产品
  被动房知识
您当前的位置: 首页  |  关于被动房  |  被动房知识
关于被动房
About passive house
>
德国近零能耗建筑发展、案例研究及对中国的借鉴
发布者:本站 发布时间:2021-01-30

 

来源:卢求  欧美绿色建筑

 

本文作者为洲联集团-五合国际副总裁、德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部董事卢求先生。作者授权绿色建筑研习社微信公众号发表此文。全文转载或部分引用请注明作者姓名和文章名称,文章标题及内容不得擅自修改。作者联系方式:luqiu@www5a.com。   

摘要:介绍德国从高能耗建筑到近零能耗建筑的发展概况以及最新《建筑节能法》(2020GEG),论述德国近零能耗建筑的定义和建筑行业节能减排措施。通过两个近零能耗建筑案例分析德国居住和办公建筑节能技术应用。对比德国情况提出中国超低能耗建筑领域未来的发展方向和建议。

 

1 德国建筑节能和近零能耗建筑发展概况

德国老房子的建筑能耗很高,二次大战之后快速建造的大批房屋质量不高,能耗也很高。1977年德国颁布了第一部建筑节能法规《建筑保温条例》(WSVO 1977 ),此后经过40多年的发展,建筑节能取得了非常显著的成果。从下表可以看出,建筑外墙、外窗的传热系数大幅降低,建筑能耗大幅降低。今天新建建筑的能耗大约只有1977年建筑的25%。

表1:德国主要建筑节能法规及重要指标汇总表(资料来源:作者整理制作)

德国从2009年版的《建筑节能条例》开始引入基准建筑能耗计算方法,使建筑能耗计算更加科学准确。值得注意的是,德国相关法律规定的建筑外围护结构的传热系数在2009年就达到了一个较高的标准,如建筑外墙U≤0.28W/(m²·K)、外窗U≤1.3W/(m²·K),外窗玻璃U≤1.1W/(m²·K), 在此之后并没有明显提高,但对建筑整体能耗指标要求进一步严格。因此2009年之后德国建筑行业节能不是通过标准进一步强制降低建筑外围护结构的传热系数而实现,而是标准要求建筑整体能耗水平降低,需要设计单位通过优化设计和技术措施(灵活采用包括更好的外围护结构和设备体系以及扩大可再生能源的利用)才能达到标准所要求的能耗水平。

 

2 德国近零能耗建筑相关标准和立法

德国的建筑节能起步较早,近零能耗建筑是建筑节能发展到较高阶段的产物。德国最早提出近零能耗建筑相关法规是 2013 版的《节约能源法》(2013 EnEG)。

2010年7月8日欧盟《建筑能效指令》(2010/31/EU)正式生效,德国的专家参与了该欧盟指令的编制工作。该指令要求欧盟各成员国2018年12月31日以后由政府拥有或使用的新建建筑达到近零能耗建筑水平, 2020年12月31日以后各成员国所用新建建筑达到近零能耗建筑水平。指令同时要求欧盟各成员国在2012年7月9日之前编制本国相关法规,细化该指令的实施。

为落实欧盟指令《2010/31/EU》的要求,德国2013年实施了《节约能源法》(2013 EnEG),该法要求2019年1月1日起德国政府拥有或使用的新建建筑达到近零能耗建筑水平,2021年1月1日起所有新建建筑达到近零能耗建筑水平。德国2014年5月生效实施的2014版《节能条例》(2014 EnEV)对于进一步提高建筑能效提出了具体实施细则,为迈向近零能耗建筑提供了技术基础和路径。

2019年10月德国政府联邦内阁通过了2020版德国《建筑能源法)》(2020GEG),之后该法案将提交议会审议,预计2020年正式生效。该法将现有的《建筑节能条例》(EnEV)、《节约能源法》(EnEG)和《促进可再生能源供暖法》(EEWörmeG)整合在一起,成为德国实施近零能耗建筑标准更简单明确的法律框架。通过《建筑能源法》的实施,德国政府希望提高建筑行业的能源效率,促进能源转型和气候保护、以及经济、环境和社会三方面和谐发展。

 

3 德国近零能耗建筑的定义

德国最新2020版《建筑能源法》(2020GEG)规定,满足该法第10章要求的建筑为近零能耗建筑。该法第10章对近零能耗建筑有三方面要求要求:1. 建筑的供暖、制冷、通风、热水照明等能耗必须低于该法定义基准建筑能耗的75%;2. 根据该法第16章或19章的要求对建筑保实施温隔热措施以减少供暖、制冷能耗损失;3. 根据该法第34-45章的要求,建筑一定比例的供暖、制冷能耗必须由可再生能源提供。

德国《建筑能源法》对近零能耗建筑定义是以落实欧盟对成员国立法要求为出发点、同时考虑欧盟对实施该法在经济上合理性要求的基础上做出的。为了避免法律现阶段实施产生过大社会经济负担,2020版《建筑能源法》规定近零能耗建筑的能耗上限值并不十分苛刻。该法宣布将于2023年重新审核确定更加严格的建筑能耗上限值。

德国政府对于高于法定节能要求的建筑提供经济支持,具体由德国复兴银行(KFW)实施。KFW制定了更高的建筑节能标准,对于达到不同标准的建筑给与相应的经济资助,具体见下表。

表2:德国KFW节能建筑标准(资料来源:作者整理制作)

其中KfW 40标准规定的能耗指标比较接近人们通常对近零能耗建筑的理解,而且达到KfW 40标准的低层居住建筑通过在建筑上设置太阳能光伏发电设施,可以轻松达到“零能耗建筑”(Zero Energy Building)。

德国在法定建筑节能标准之外,民间机构也推出了三升房(采暖能耗≤30 kWh/(m²·a))、被动房(采暖能耗≤15kWh/(m²·a))等市场化的超低能耗建筑技术标准,推动了德国建筑节能技术的进步。

德国政府近年来已开展了一系列“零能耗建筑”示范项目,正在支持探索零能耗城区项目。在装配式小住宅领域,已经有多个厂家向市场提供批量化装配式零能耗小住宅产品。

表3:德国《建筑能源法》对建筑可再生能源利用率的要求

 

4 德国建筑行业的节能减排措施

1、建筑节能标准提升

上述分析可以看出,德国建筑节能标准不断提升,有力地促进了建筑节能减排。现阶段国家强制节能标准中相关技术指标已达到较高水平,并且充分考虑实施的经济合理性。同时德国电网中可再生能源占比近年来大幅提升,也间接降低了德国建筑行业的碳排放量。

2、加强推进既有建筑改造

德国制定政策促进和鼓励既有建筑节能改造,并将此作为降低建筑行业碳排放的主要领域。制定明确可执行的法规标准和激励政策,促进既有建筑节能改造的推进实施。德国明确规定既有建筑进行“较大工程改造”改造时须执行新标准。

 · 对既有建筑“较大工程改造”的定义为:当进行既有建筑外围护结构面积超过25%以上进行改造时,或当改造工程造价(包括外维护结构、暖通、照明、热水设备等同节能有关的各项工程)超过建筑本身总造价(不含土地成本)25%以上的既有建筑进行改造工程时,必须满足《建筑节能法》的要求

 · 改造后的外围护结构传热系数必须满足《建筑节能法》的要求值

 · 既有建筑改造之后,其整体能耗超过同等新建筑最高允许能耗在40%以下,即可认为达到新法要求

 · 如果对既有建筑进行改造有加建部分,且加建建筑体积超过30m3,加建部分必须满足新法对新建建筑的节能要求

3、配套经济激励措施

德国政府对高于法定节能要求、且达到KFW节能标准的新建建筑项目、既有建筑改造项目提供政策支持,主要形式包括减免税款、提供低息贷款、减免利息等。经济激励措施面向全社会,公开透明,任何人都可以申请,满足条件都可获得资助。有力地推动了既有建筑节能改造和促进业主建造高于法定节能标准要求的节能建筑。

4、强化管理措施

《建筑能源法》(2020GEG)进一步强化建筑能源证书的管理, 发挥其在节能工作中的作用,完善配套政策和措施、加强能源设备运维检测的要求。具体包括:

 · 细化建筑能源证书中对既有建筑节能改造的诊断和优化实施措施的要求 

 · 细化能源证书的公示要求,500平米以上的公共建筑以及250平米以上的政府建筑必须在建筑公共部分显著位置公示该建筑的能源证书

 · 要求房地产广告、销售和出租过程中必须提供单位建筑面积一次性能源能耗指标的实测或计算值

 · 建立建筑空调系统能效检测报告抽检制度

5、推进装配式工业化建造方式

德国建筑行业技术创新与推广主要依靠市场机制,政府制定法律和市场规则,对仅重要领域研发项目提供一定支持。通过公平竞争,有市场生命力的新技术得到应用。建筑产品通过工业化生产和工厂预制能够有效提高产品质量和降低成本,因而得到越来越多的应用。

德国能源署(dena)新近在德国组织推广一种装配式既有建筑零能耗改造系统“Energysprong”。该系统最早在荷兰研发成型,已在近5000个项目上建造实施。德国能源署计划未来四年完成11635套公寓的改造,由于该项目可达到净零能耗水平,德国政府将给予每个项目经济资助。该系统适用于1950-1970年代建造的较高能耗建筑,采暖能耗≥130kWh/(m²·a),且外立面相对简单的建筑。通过工厂定制化生产的外墙、屋面、设备系统,安装到现有建筑外侧,施工异常迅速(小住宅3-7天)。

图1:Energysprong装配式既有建筑零能耗改造系统示意图(资料来源:德国能源署)

图2:Energysprong装配式外墙加工制造(资料来源:德国能源署)

 

5 案例分析

1、海德堡列车新城卡勒尔办公楼

卡勒尔办公楼位于海德堡列车新城项目西侧主要入口附近,项目由三栋建筑组成一个半围合院落,其中办公建筑面向主要街道,平面呈L型,高度6层。海德堡列车新城是德国著名的被动房项目,当地政府要求项目用地范围内所有建设项目的设计必须满足德国被动房节能标准要求,该项目采用高效保温隔热外墙,外墙保温厚度>25cm,三层双中空玻璃,U值0.8W/m²K,电动铝合金遮阳帘,新风热回收装置,建筑气密性要求很高,达到n50≤0.6h-1 ,并须进行鼓风门法进行检测验收,测试方法依据标准EN13829。该建筑的能效也达到kfw55标准,属于德国最新2020版《建筑能源法》(2020GEG)定义的近零能耗建筑。

办公空间净空2.90m,双层架空地面,地埋隐蔽式强弱电插口,光纤接入建筑。室内空间灵活布置(包括卫生间、服务器间)。办公区域的遮阳设施、室内温度可独立控制。

项目地点:德国海德堡
竣工时间:2017年
建筑面积:地上13.067m²,地下4.962m²
建筑造价:2160万欧元

图3-4 海德堡列车新城卡勒尔办公楼(资料来源:卢求摄)

图5-7 海德堡列车新城卡勒尔办公楼(资料来源:互联网)

2、法兰克福普拉迪乌高层住宅

普拉迪乌高层住宅楼项目位于法兰克福会展中心附近的欧洲大街上,是德国少见的高层住宅建筑。建筑高度66米,最高楼层为19层,共有242套高级公寓,公寓最大套型为363m²。建筑位于欧洲公园入口处,塔式高层建筑强化了城市空间效果。建筑节能标准达到《2014建筑节能条例》(EnEV2014)要求。建筑外墙采用具有自洁功能的高档干挂纤维水泥板,岩棉保温层,保温材料厚度达到被动房标准要求,三层双中空保温玻璃窗,外窗玻璃U≤1.1 W/(m²·K),建筑气密性达到相关标准要求,并通过鼓风门法进行检测验收合格。

项目地点:德国法兰克福
竣工时间:2017
建筑面积:40000m² ,其中住宅面积:24344m²
建筑高度:66m (地上19层)
项目投资:1.27亿欧元

图8-9 法兰克福普拉迪乌高层住宅外景(资料来源:卢求摄)

图10-13 法兰克福普拉迪乌高层住宅(资料来源:互联网)

 

6 德国经验借鉴与中国超低能耗建筑领域发展的探讨

德国在建筑节能和建筑品质方面成就显著,值得中国学习借鉴,主要可从以下几方面着手。

1、建筑节能法规标准引领

德国从1977年开始实施第一部建筑节能法规,至今已40多年,建筑节能强制标准的不断提升大大促进了德国建筑领域的节能减排。2020年内即将实施的《建筑节能法》(2020GEG),将现有的《节能条例》(EnEV)、《节约能源法》(EnEG)和《促进可再生能源供暖法》(EEWörmeG)整合在一起,为德国实施近零能耗建筑标准、进一步节能减排确定了清晰的法律框架和技术路线。2020年开始全面建设近零能耗建筑。

中国幅员辽阔,不同地区气候差异巨大,建筑节能的技术路线迥异,需要尽早确立适合不同气候区域特点的、细化的超低能耗、近零能耗建筑的实施技术路线以及发展目标。在严寒和寒冷地区应进一步增强建筑门窗和外墙的保温性能,大幅提升建筑的气密性要求,同时妥善解决新风问题、减少供热传输损失;在夏热冬暖地区则应大幅提升建筑遮阳和隔热通风要求,同时提升空调设备能效和处理好建筑除湿问题;在夏热冬冷地区被动式节能和建筑设备设施方面需要妥善解决冬季保温舒适和夏季隔热通风问题;所有地区应因地制宜、在技术和经济合理的前提下努力应用可再生能源。

2019年中国已建立了国家标准《近零能耗建筑技术标准GB/T51350-2019》,目前这一标准还是推荐性的。2020年9月中国向世界宣布2030年达到碳排放峰值、2060年实现碳中和的宏伟目标,建筑领域是实现这一目标的重要战场之一,超低、近零能耗建筑应该在不远的将来逐步成为强制性建设标准。

2、重视建筑的健康环保性能

德国在不断提升建筑节能标准的同时,始终重视建筑的健康环保性能,坚持在保证较高健康舒适前提下的建筑节能,突出表现在高舒适度设计标准的冬季、夏季室内温度,室内界面表面温度要求;低室内风速要求;新风量的要求;严格的室内空气污染物控制等要求。此外在建筑噪声控制,视觉舒适度(舒适光环境、避免炫光),建造及装修材料环保性能方面都由相当高的标准要求,使德国建筑整体保持很高的健康环保性能。德国可持续建筑标准(DGNB)汇集了德国绿色建筑理念和高品质建筑性能质量保证体系,突出重要的一步部分内容是对建筑的健康环保性能方面的要求。

中国随着经济的快速发展,对高品质建筑的需求越来越大。对于建筑材料的环保性能、室内健康舒适性要求会越来越高,中国绿色建筑的发展在降低能耗的同时也应该特别重视建筑的健康环保性能。

3、科技创新推动建筑品质提升

德国建筑领域科学精细化的设计,创新的材料技术、工业化的制造与施工是建筑品质不断提升、能耗逐步降低的主要原因,这一切有赖于健全的法律体系、知识产权的保护、公平开放的市场竞争环境。

中国需要进一步完善法律体系,保护知识产权,鼓励研发创新,消除地方保护主义,建立公平开放的市场环境,使创新的产品技术能够获得知识产权保护和巨大的收益,这样才有人愿意投入进行研发,不断诞生新的产品和技术,形成良性循环,促进建筑行业科技进步和产业升级。同时中国应该发挥中国社会治理模式的优势,制定中长期技术发展战略,集中资源攻克技术难题。政府应避免出台违反科学和市场经济规律的政策,摒弃不切实际的发展目标。

4、适当的经济激励措施

德国政府的节能建筑经济激励措施非常透明细致,实施效果较好。在保护环境、节能减排领域,中国各级政府还应加大和细化经济激励措施,促进开发企业采用先进技术,建设高于法定节能标准的、高品质居住和公共建筑。

5、加强既有建筑改造

德国既有建筑改造是建筑节能减排的主要领域,德国制定了细致的实操性很强的法规和激励政策。我国目前对既有建筑改造执行何种标准并没有明确统一规定,一定程度上造成改造要求和激励政策执行不力。在这方面需要加强实践经验总结,细化法律和技术规范要求,增加政府资助力度,引导社会资本参与。

6、建筑节能执行监管措施严格细致

德国降低建筑能耗相关法律法规细致、实施与监督管理措施方法有效。德国建立了建筑能效证书系统,能效证书上标识每平米建筑每年能耗数值(实测或计算值),根据能耗水平,显示建筑物的能效级别,类似冰箱等家用电器的能耗等级,使消费者一目了然。法律规定房地产在广告宣传、销售和出租过程中必须出示建筑能效证书。使消费者能够在购买或租用一处房屋时明确知晓该房屋的能效等级以及未来使用时大体的能源费用情况。法律同时规定500平米以上公共建筑(250平米以上政府建筑)须在公共区域明显部位出示该建筑的能效证书,以利公众监督。德国建筑能效证书等建筑节能监管措施体系值得中国借鉴参考。

上一篇:上海地区居住建筑超低能耗技术路线及经济性
下一篇:央视新闻||绿色中国“加减法” 住建部:加快推动城乡建设绿色转型
返回上一页
首页 | 公司简介 | 关于被动房 | 典型案例 | 产品服务 | 招贤纳士 | 联系我们

广东万得福电子热控科技有限公司  版权所有
Copyright@2010-2018   All Rights Reserved. 粤ICP备10209642号

网站建设:科正网络