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德国“产能建筑”发展现状

来源:住建部科技与产业化发展中心


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德国建筑行业的排放量约占该国温室气体(GHG)排放总量的三分之一,占能源消耗总量的40%。所以建筑行业的减排已成为德国2050年实现碳中和目标的重点领域。


产能建筑为应对气候变化提供了新的思路,因为其每年生产的能源超过其消耗的能源。产能建筑在满足自身消耗之外的剩余能源,可以输送到公共电网或通过储能技术进行储存,这大大提高了建筑物能源自给的独立性。


虽然产能建筑能否大规模推广仍然值得商榷,但它们为建筑节能市场提供了更多的技术解决方案。


近年来,德国低能耗建筑标准发生了很大变化,例如被动房,其最大一次能源需求为每年120kWh/(包括所有家用电器),其建筑围护结构的保温性能大大提升,热平衡也得到了优化,严格的气密性和集成热回收系统降低了通风热损耗。更多被动房资讯,请登录被动房之家网站。


零能耗建筑(nZEB)标准是指建筑物每年的一次能源需求接近0或等于0kWh/,并以可再生能源覆盖其剩余需求。事实上,根据政府间气候战略,零能耗建筑标准将成为2019年公共建筑的强制性标准,并在2021年成为欧盟私人建筑的强制性标准。


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德国对产能建筑的定义最早始于2011年,由当时的联邦交通、建筑和城市发展部提出,此后定义得到逐步发展。适用于所有产能建筑的定义为:年度一次能源需求以及年末能源需求必须低于每年0kWh/m²。


产能建筑已经超越了德国《建筑节能条例(EnEV)中所要求的计算方法。在EnEV中,计算参数范围仅限建筑物本体,而对于产能建筑来说,则要考虑完整的建筑用地。


因此,能源的来源不仅可以直接位于建筑物内,而且应当考虑建筑物所在的完整场地(例如,地热能系统或风力涡轮机也应纳入)。

产能建筑应充分考虑气候条件,这将显著降低其能源消耗。


通过合理的设计和施工措施,可以大大节省供暖和制冷所需的能源。所以紧凑型的建筑设计,屋面安装光伏板或太阳能光热系统,以及通过设计朝南的建筑立面和朝南的外窗等优化建筑物太阳能得热的措施,都应该给予充分考虑。


特定的平面布局也有助于促进被动式节能。通过最大限度的减小供热需求悬殊过大的房间之间隔墙的表面积,也可以显着降低传输热损失。


设计产能房的另一个重要方面是需要考虑足够的建筑服务空间,建筑服务设施布局应具有策略性,例如缩短管道布线可以最大限度地减少热损失。


高端技术可以进一步削减产能建筑的能源需求。节能的家用电器、设立低温供热系统、缩短供热和通风系统的运作时间等措施,都能进一步减少建筑物的能源需求。


此外,通风和污水处理中的热回收以及高效的室内照明等都适用于产能建筑。

因为需要采用更高的技术措施,而且必须符合EnEV的最低能耗要求,产能建筑的建造成本相应会更高。目前,没有任何专门的财政政策用于支持产能房建设,但是产能建筑仍旧在蓬勃发展。


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2011年,德国联邦政府推出了“能效之家+”政策(EfficiencyHouse Plus Programme),可以为产能建筑相关的研发提供资金。该政策已为德国37个达到产能房标准的独立住宅项目提供了经济援助。

德国国有发展银行德国复兴信贷银行(KfW)也为新建建筑以及符合预定标准的既有建筑节能改造提供贷款或赠款形式的财政补贴。


建筑物被分为许多不同的类别,即“节能房屋标准”。


KfW的节能房屋标准是基于建筑物年度一次能源需求和传输热损失来划分的,例如,节能房屋标准40,意味着相应的建筑物仅消耗EnEV定义的最低能耗要求的40%。


KfW的节能房屋类别包括适用于新建建筑的KfW40、KfW40+和KfW55,以及适用于既有建筑改造的KfW55、KfW70、KfW85、KfW100和KfW115。


当一个项目符合补贴条件时,KfW就会提供低息贷款,并提供还款津贴。


KfW40+类别目前是KfW最高的节能标准,可以为私人住宅建筑提供最高的补贴金额。+类别对建筑物增加了额外要求,包括能量存储和建造技术的要求。


不过德国联邦环境部(BMU)在产能房领域的定义和标准,甚至还超过了KfW的当前标准。尽管如此,希望获得财政援助的业主仍旧可以申请KfW的各项补贴。

除此之外,还有州政府或州开发银行的专项补贴。


例如,柏林有支持住宅建筑节能改造的政策,而黑森州有补贴廉租房建设和节能改造的政策。这些州层面的政策会优先考虑环境因素和区域因素。


欧盟有专门针对建筑物能效的政策,此外,一些商业银行(如UmweltBank,GLS-Bank,EthikBank)也会提供针对可持续建筑的低息贷款。这些“绿色银行”更注重在道德和生态可持续方面的投资。


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产能房理念为城市街区发展提供了新的能源供应视角,尤其适用于在新建住区或既有住区的大型项目。


通过大规模实施,可以实现规模经济降低初始建设成本。


最重要的是,产能房产生的剩余能源能够为街区和地区带来很大的发展潜力。选择大规模实施也意味着可以为整个区域提供分散的能源,其中各个建筑物又可以用过剩的能源相互支持。


产能街区的能源供应可以通过分散的智能微电网相互链接。更多被动房资讯,请登录被动房之家网站。


小城镇或街区中的微电网会面临着电力供应和需求之间的波动,这通常是因为大量不同的可再生能源生产的电能输入引起的,并且有可能影响整个电网的稳定性。


所以这就需要能够平衡供需的智能网络管理系统,这个管理系统要考虑影响能源生产和需求的天气条件、布置额外的分散式电池存储设施和智能计量系统等因素。


依据德国可再生能源法案(EEG-Levy)的接网补贴计划,城镇、街区和个体建筑业主将过剩能源输送到公共电网,可以得到资金收益。


业主通过提高节能效率可以减少能源使用量,建筑物或街区本身所需的能源越少,可以转售的能源就越多,建筑物、街区或基础设施项目的初始建设成本就能越快回收。


此外,主动和被动技术措施的结合使用,可在运营阶段提高能源效率并减少产能房的碳排放。但是目前的官方政策还没有考虑房屋建造阶段的能源消耗及整个生命周期的能耗。


在采用先进的建造技术时,生产、运输和材料回收利用可以大大降低总能源消耗比例,相应运营阶段的消耗也将减少。

通过在建筑物生命周期结束后回收可持续建筑材料,可以减少建筑物整体能源消耗。


在德国,大多数建筑的生命周期约为50年,优先使用那些在生产中对一次能源需求更少的材料,或缩短材料的运输距离,都可以进一步减少建筑物整体能源消耗。


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德国可持续建筑委员会(DGNB)的认证体系,不仅考虑建筑的能源需求,而且考虑建筑材料生产过程中的一次能源需求。根据标准要求的未来对于建筑能耗的计算方法,DGNB建议在评估过程中采用二氧化碳排放替代一次能源消耗作为评估目标值。


目前新的建筑能源法(GEG)正在编制阶段。DGNB建议不应将相应建筑物与参考模型进行比较,而应对建筑物的二氧化碳排放量进行绝对限制。


该提议还强调如果项目开发商未能实现目标值,应征收二氧化碳排放税。当前的建筑能源法(GEG)强制要求在能源绩效证书(Energieausweis)中增加二氧化碳排放量的指标。


GEG草案中对新建建筑能效的要求仍然是年度一次能源需求,然而对于将二氧化碳排放作为目标值以及对二氧化碳排放绝对限值的讨论一直在继续。预期到2023年之前会将这两个要素正式应用于新建建筑。


目前的法律草案中包括一项创新条款,该条款认同在能源绩效评估中使用二氧化碳排放绝对限值作为关键绩效指标,而非一次能源需求。


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产能建筑仍处于试验阶段,其标准尚未得到广泛实施。


产能建筑标准的全面一体化实施费用相对昂贵,但是针对产能房的财政激励和补贴政策有助于改变现状。


技术的广泛传播和市场的认可度仍需要更多的财政激励或专门的支持政策。对私人开发商的税收优惠也可以增加吸引力。


降低程序的复杂度并为产能房补贴提供一站式解决方案,将进一步降低产能房实施的难度。更多被动房资讯,请登录被动房之家网站。


随着“产能建筑”等雄心勃勃的理念的形成,在运行中实现高标准的能源效率仍然是当前和未来立法的指导原则。


到目前为止,只有自愿认证计划中包含了全生命周期方法。


如果将其作为强制性标准,则需要先示范再推广,不仅要求考虑建筑材料生产和运输过程产生的二氧化碳排放,还应考虑在相应建筑物运营阶段结束后的材料回收利用,这将有助于提升建筑行业实现碳中和。