能源轉型:德國海德堡的被動(dòng)式建筑
能源問(wèn)題是人類(lèi)的終極命題之一。在德國,當前“能源轉型”是重要的口號和訴求。
2011年3月11日,日本因地震海嘯引起福島第一核電站核泄漏,遠在萬(wàn)里之外的德國,政壇彼時(shí)也受影響:核危機事件爆發(fā)16天后,2011年3月27日,德國綠黨和社會(huì )民主黨在巴登-符騰堡州州議會(huì )選舉中(分別獲得24.2%和23.1%的選票)勝出,一舉擊碎了一貫傳統保守的基督教民主聯(lián)盟(獲得39%的選票)長(cháng)達近60年的執政堡壘。綠黨領(lǐng)袖克雷奇曼出任州長(cháng),并成為德國歷史上首名綠黨籍州長(cháng)。
此后,德國計劃加速核能退出能源生產(chǎn)版圖,同時(shí),“能源轉型”也真正登上了德國的政治舞臺,這個(gè)詞毫無(wú)懸念成為環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域2012年度的最佳深度流行語(yǔ)。
那么,如何解讀“能源轉型”,又如何運用新型建筑節能技術(shù)促進(jìn)能源轉型和城市發(fā)展?近年來(lái),位于德國巴登-符騰堡州北部的海德堡市建設了一個(gè)被動(dòng)式建筑(Passivhaus)標準的新城區,向世人展示了一個(gè)令人信服的答案。
環(huán)境氣候保護
海德堡是一座歐洲文化名城,位于德國西南部,距離著(zhù)名金融中心法蘭克福約90公里。海德堡的歷史可追溯到羅馬人和凱爾特人年代,其興盛時(shí)期也曾是普法爾茨選帝候國領(lǐng)地的都城。于1386年建校的海德堡大學(xué),是德國最古老的大學(xué),迄今從中涌現了十余位諾貝爾獎獲得者。在依山傍水的海德堡,這數百年間,更是云集了無(wú)數詩(shī)人、作家、畫(huà)家和思想家,詩(shī)人歌德也“將心遺忘在了海德堡”,他們對海德堡的一見(jiàn)鐘情,使這座城市成為浪漫主義的地標。這樣一座充滿(mǎn)文藝色彩的城市,如何與環(huán)境氣候保護和能源科技創(chuàng )新發(fā)生聯(lián)系?
實(shí)際上,海德堡與環(huán)境氣候保護的淵源由來(lái)已久。無(wú)論自1990年上任、2006年卸任的前任市長(cháng)韋伯女士,還是自2006年起任市長(cháng)的現任市長(cháng)維爾茨納博士,都是環(huán)境和氣候保護的積極倡導者和實(shí)踐者。
早在1992年,海德堡就成為德國第一個(gè)通過(guò)并實(shí)施地方性氣候保護計劃方案的城市。通過(guò)多方合作及長(cháng)年努力,最終還贏(yíng)得德國“環(huán)境和可持續發(fā)展之都”的美譽(yù)。
在德國經(jīng)濟能源部的大力支持下,由海德堡市環(huán)保局主導,于2009年破土動(dòng)工興建的新城區Bahnstadt,就是一個(gè)重要的城市發(fā)展地標。該城區遵循“核心社區、能源高效、自然綠色”的理念,擁有歐洲乃至世界目前規模最大的被動(dòng)式建筑群,并配合需要,擴建改建供熱、供水、輸電和交通網(wǎng)絡(luò ),真正成為優(yōu)雅、舒適、健康的宜居新區。2014年,在國際“被動(dòng)式建筑大獎賽”上,新城區Bahnstadt從來(lái)自20個(gè)國家的百余個(gè)項目的競爭之中脫穎而出,榮獲“年度最佳被動(dòng)式建筑區域”的稱(chēng)號。同年4月,德國被動(dòng)式建筑研究所(Passivhaus-Institut)表彰了新城區Bahnstadt為歐盟“被動(dòng)式建筑區域可再生能源利用(PassREg)”計劃做出的杰出貢獻。
什么是“被動(dòng)式建筑”
對“被動(dòng)式建筑”,各種版本的解釋和示范項目層出不窮,令人眼花繚亂。實(shí)際上,古今中外,隨時(shí)隨地可以發(fā)現被動(dòng)式建筑原理的基本應用:即利用墻體厚度,最大限度地維持室內熱環(huán)境,如中國窯洞這種民居建筑形式。但在高速建設過(guò)程中,現代建筑卻逐漸拋棄了這個(gè)傳統,隨著(zhù)居民使用建筑面積和生活質(zhì)量水平的大幅提升,室內供暖需求激增,建筑也成為與交通和工業(yè)并列的三大能耗領(lǐng)域。
所謂給建筑“穿衣戴帽”,便是對建筑節能改造工程的形象比喻。以此,我們就不難理解“被動(dòng)式建筑”的核心定義了:最大程度減少熱損失,最終使室內無(wú)須設置獨立的供熱設備。若建筑最大熱負荷小于10W/m2(采暖面積),將全部通過(guò)新風(fēng)系統加熱新鮮空氣來(lái)滿(mǎn)足熱需求。若加熱的新風(fēng)是可滿(mǎn)足建筑熱要求的唯一熱源,則稱(chēng)該建筑為被動(dòng)式建筑。亦即,被動(dòng)式建筑不再需要主動(dòng)式供熱系統(包括空調設備)。
作為一種理念,被動(dòng)式建筑的核心內容,是最大程度地減小熱損失,同時(shí)要求充分利用當地太陽(yáng)輻射入室(非主動(dòng)式利用太陽(yáng)能),以達到供暖需熱量低于15kWh/m2a,即15千瓦時(shí)每年每平米(采暖面積,終端能源Endenergie)。此外,在德國氣候條件下,被動(dòng)式建筑還必須達到其它技術(shù)要求,幾項常見(jiàn)技術(shù)參數指標,包括室內換氣次數n50
不過(guò),在此要特別注意的是:這幾項技術(shù)參數指標,應用前提是德國的情境。換句話(huà)說(shuō),在中國實(shí)現被動(dòng)式建筑,不但要考慮地區性氣候環(huán)境差異,還需根據現狀,有針對性地調整技術(shù)手段和措施。
在德國,被動(dòng)式建筑的概念已有20余年的歷史。世界第一幢被動(dòng)式標準的建筑,是由被動(dòng)式建筑研究所設計改造的一幢普通三層居住建筑,它位于德國南部達姆施塔特市(Damrstadt)的城區Kranichstein。該建筑1991年經(jīng)過(guò)節能改造以后投入使用,年終端耗能(Endenergie)降低了約78%,從年能耗略約160kWh/m2a(當時(shí)按德國熱保護條例95標準建造)降到1992年后的年均約35kWh/m2a。實(shí)測結果是,除1992年因墻體升溫等原因略高外,其余各年均達到被動(dòng)式建筑設計標準參數指標,特別是采暖技術(shù)指標均低于15kWh/m2a。
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