瑞士建筑能效與產(chǎn)能房調(diào)研分析
時間:2022-09-15 03:24:42
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[摘要]通過赴瑞士進(jìn)行實地調(diào)研,學(xué)習(xí)當(dāng)?shù)?a href="http://m.alizhichou3.cn/lunwen/jianzhulunwen/jzjllw/202009/728041.html" target="_blank">建筑能效認(rèn)證制度、可再生能源應(yīng)用技術(shù)、產(chǎn)能建筑應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品、材料的實驗過程。深深感到我國在太陽能光伏發(fā)電新產(chǎn)品新材料研發(fā)、建筑氣密性施工工藝、能源監(jiān)測展示平臺建設(shè)等方面仍存在較大差距。深深體會到應(yīng)該仔細(xì)研究如何以老百姓喜聞樂見的方式開展建筑節(jié)能工作,提高老百姓獲得感、幸福感,真正實現(xiàn)將建筑節(jié)能從“要我做”到“我要做”的轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上,提出了我國建筑節(jié)能工作可持續(xù)發(fā)展的思考與建議。
[關(guān)鍵詞]建筑能效;產(chǎn)能房;太陽能
1瑞士能源政策及建筑能效認(rèn)證制度
瑞士的主要能源形式來自石油,用于發(fā)電和供暖。26%建筑的采暖能耗采用電,27%建筑的采暖能耗采用直接燃燒燃料。目前,瑞士全面停止核能發(fā)電,打造可持續(xù)和安全的能源供給,降低對化石燃料的依賴。分別從提高能源效益、增加預(yù)熱和可再生能源的使用量、降低二氧化碳排放等方面實現(xiàn)目標(biāo)。其中,加大可再生能源利用,主要體現(xiàn)在使用可再生能源取代化石能源進(jìn)行取暖與發(fā)電。截至2030年,瑞士沙夫豪森州能源目標(biāo)是:實現(xiàn)化石燃料從820千兆瓦降到600千兆瓦,降低26%;用電量從500千兆瓦維持不升高;可再生能源采暖從180千兆瓦升高到300千兆瓦,提高55%。為了進(jìn)一步提高建筑能效,瑞士推行建筑能效認(rèn)證制度(GEAK)。該制度自2009年8月實施,2011年推出升級版,適用于居住和辦公建筑以及學(xué)校建筑,能效等級分為A+-A-G共7級,A+級為最高等級。沙夫豪森州除了推行建筑能效認(rèn)證,還推行微能耗建筑(MINERGIE,為保護(hù)專利,MINERGIE為注冊商標(biāo)),兩者有機結(jié)合,后者的內(nèi)容中涵蓋了前者。值得指出的是,微能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)提出微能耗被動房(MINERGIE-P)和微能耗建筑(MINERGIE-A),其中MINERGIE-A建筑能耗為0,即我國提出的凈零能耗建筑。瑞士推行建筑能效認(rèn)證補貼機制,給予不同等級能效的建筑分別不同標(biāo)準(zhǔn)的補貼金額(如圖1所示),補貼金額大約占到增量成本的5-10%。另外,出售房屋時強制進(jìn)行GEAK認(rèn)證、GEAK升級版咨詢報告是獲得補貼前提條件等要求的設(shè)定,這在很大程度上推動了當(dāng)?shù)亟ㄖ苄дJ(rèn)證制度的不斷發(fā)展。截至2019年3月,瑞士建筑能效制度(GEAK)覆蓋了全部26個州域,共有8百萬居民通過了認(rèn)證,(見圖2)。通過對我國建筑設(shè)計能耗標(biāo)準(zhǔn)與瑞士建筑能效標(biāo)準(zhǔn)的對比分析,發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2015),設(shè)計的建筑能效相當(dāng)于瑞士建筑能效C級(38kWh/m2•a),而瑞士大多數(shù)建筑能效為D級(55kWh/m2•a)或E級。
2瑞士某產(chǎn)能建筑
該建筑由當(dāng)?shù)匾幻ㄖ熗顿Y建造并進(jìn)行運營展示,于2014年建成。該建筑為公寓型居住建筑,建筑面積約1500平方米。該建筑屋面面積為512平方米,全部安裝晶硅光電板(光電板直接作為屋頂),立面面積470平方米,也全部安裝了光電板,總裝機容量126kWp。其中立面光電板采用了特殊噴砂工藝,做成亞光效果,避免光污染。另外,全部光電板均為無框設(shè)計,一方面增加了單位面積的裝機容量,每平方米可達(dá)160W,另一方面有效避免了灰塵等污物堆積,保持了光電板良好的表面潔凈度。從全年來看,建筑所需能源63%來自屋面的光電發(fā)電量,37%來自立面。冬季由于屋面積雪且太陽高度角變小,建筑所需能源主要來自立面光電板所發(fā)電量。如圖3-8所示,該建筑采用了電解水、氫燃料電池、蓄電池、跨季節(jié)蓄熱、熱泵、余熱回收、屋內(nèi)管道加熱等可再生能源與新能源技術(shù)。其中2個氫氣罐埋在地底下,每個罐可容納17噸氫氣,承壓30Bar,建筑用不了的光電余電即可用來電解氫氣,1400小時即可裝滿1罐。使用光伏發(fā)電的電力電解水,產(chǎn)生氫氣用于氫燃料電池發(fā)電,這樣就形成了徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的整個循環(huán)過程。該建筑將一切可以回收的余熱進(jìn)行了回收利用,比如將電解水產(chǎn)生的熱量、氫氣燃料電池產(chǎn)生的余熱回收利用加熱水。2個豎向水箱埋在地底下,每個水箱容量125噸水,夏季加熱到55-58℃,外敷20cm厚的保溫層,可供冬季室內(nèi)供暖。當(dāng)然,這首先建立在建筑本體保溫氣密足夠優(yōu)良的前提下,為此,窗戶采用三玻中空,外墻巖棉板250mm,同時在一層與地下室的樓板下面以及梁柱交界處粘貼了250mm的巖棉保溫層,保障建筑本體節(jié)能降耗。該建筑采用土壤源熱泵,分別打了2個338米和1個228米的豎管井,機組功率25KW,能效系數(shù)為6.0。該建筑按需啟動熱泵,由于基本不需要供冷,供暖主要依靠跨季節(jié)蓄熱水箱熱水供暖,整個建筑中被加熱過的熱水管道進(jìn)一步降低了建筑供暖能耗,所以熱泵很少啟用,熱泵在該建筑能耗中僅占了16W,相當(dāng)于電吹風(fēng)器的1%。該建筑自2014年運行至今,所需電量完全可以自給自足,所以沒有與外界市政電進(jìn)行連接。在我們參觀期間,正在安裝與外界的電路連接,這是因為該建筑所產(chǎn)電量已經(jīng)大于所需電量,蓄電池已滿,可以將自身產(chǎn)電外供給市政電網(wǎng)。
3瑞士生態(tài)環(huán)境博物館
該建筑于2013年建成,是一所集先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用、先進(jìn)產(chǎn)品理念展示、青少年教育、電動車室內(nèi)測試、餐飲娛樂于一體的綜合場館,如圖9所示。單晶硅太陽能光伏發(fā)電板直接作為屋面,同樣為無框設(shè)計,鋼板連接,背面加裝保溫隔熱層(如圖9所示),總裝機容量為740KW。系統(tǒng)同樣配有蓄電池,有的蓄電池裝置可以供給附近郵電送件車輛進(jìn)行充電。該建筑安裝了2個儲水罐,每個水罐可容納70t熱水,用于供給建筑冬季地板輻射采暖。該建筑(公共建筑)內(nèi)沒有任何暖氣片,地板下面鋪設(shè)的熱水管路采用了塑鋁PPR管。同時,該建筑能效運行采用了精細(xì)化管理,比如針對地板輻射采暖預(yù)熱較慢的問題,館內(nèi)專門有工作人員會提前兩天關(guān)注天氣預(yù)報,以便決定采暖系統(tǒng)的啟動時間。作為展示館,館內(nèi)采用了通俗易懂的形式展示不同年代瑞士建筑節(jié)能情況。比如,第一階段展示,瑞士1900年代的房屋窗戶、外墻和暖氣末端的實物陳列,每平方米耗能折合36瑞法;第二階段,每平方米耗能折合12瑞法等等。用金錢表示各個時間階段建筑耗能,用搭建的實體表示建筑不同剖面,而不是用技術(shù)指標(biāo)去說明。這在一定程度上增強了老百姓的直觀感受,只有有了感知度才會主動認(rèn)識、辨別和實踐好建筑節(jié)能。
4我國建筑節(jié)能的啟示與建議
我國建筑節(jié)能自20世紀(jì)80年代開始,歷經(jīng)近40年時間。40年間,我國新建建筑節(jié)能設(shè)計水平不斷提升,既有建筑節(jié)能改造不斷去存量,公共建筑節(jié)能改造技術(shù)不斷提升,可再生能源建筑應(yīng)用不斷優(yōu)化,綠色建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大,超低能耗建筑、近零能耗建筑不斷涌現(xiàn)。從單體建筑節(jié)能到區(qū)域綠色低碳,從簡單技術(shù)堆砌到多能互補技術(shù)不斷成熟,從單一提高設(shè)計指標(biāo)到多維度評價運行能效,我國建筑節(jié)能工作取得了迅速發(fā)展和階段性成效。但仍存在著缺乏長效機制、市場機制不完善、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新不夠、老百姓感知度不高等問題,建筑節(jié)能工作進(jìn)入“深水區(qū)”,面臨改革創(chuàng)新。接下來對“十四五”以及更長時期內(nèi),提出相關(guān)建議如下:一是應(yīng)從單體建筑節(jié)能向區(qū)域建筑節(jié)能轉(zhuǎn)變,從單一節(jié)能目標(biāo)到節(jié)能低碳綠色多目標(biāo)考量,從新建建筑節(jié)能向既有老舊建筑及小區(qū)改造傾斜。我國單體新建建筑節(jié)能發(fā)展迅速,北方地區(qū)居住建筑節(jié)能已經(jīng)從上世紀(jì)80年代的30%節(jié)能水平發(fā)展到目前的75%節(jié)能,北京市新頒布了80%節(jié)能水平設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);南方地區(qū)居住建筑節(jié)能也發(fā)展到目前的65%節(jié)能水平,節(jié)能潛力空間變小。由于同樣節(jié)能量的建設(shè)增量成本不斷增大,在房地產(chǎn)調(diào)控升級限地價限房價的政策影響下,使得市場積極性變小。如何加快產(chǎn)業(yè)進(jìn)步,降低節(jié)能建造成本,仍將是影響我國建筑節(jié)能工作的重要因素。二是最大程度激發(fā)老百姓的節(jié)能需求。首先引導(dǎo)老百姓正確認(rèn)識節(jié)能,讓建筑節(jié)能變成老百姓可感知、可衡量的語言或形態(tài),而不是只有專業(yè)人士才弄懂的指標(biāo)與符號;其次多渠道宣傳與展示建筑節(jié)能知識,盡量使用實物尤其是可以動手操作的設(shè)備或演示品,向廣大市民尤其是中小學(xué)生進(jìn)行宣傳教育。最后,抓好指標(biāo)落實,從建筑開發(fā)建設(shè)到物業(yè)運營再到老百姓親身體驗,將建筑節(jié)能的指標(biāo)一管到底,不應(yīng)形成斷層,導(dǎo)致投資建設(shè)與使用者不一致,這是目前很多建筑節(jié)能工程或產(chǎn)品產(chǎn)生糾紛的主要原因,較大程度上影響了建筑節(jié)能的可持續(xù)健康發(fā)展。
作者:姚春妮 劉幼農(nóng) 彭夢月 楊潤芳 單位:住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心