瑞士建筑能效與產能房調研分析

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[摘要]通過赴瑞士進行實地調研，學習當地建筑能效認證制度、可再生能源應用技術、產能建筑應用技術及相關產品、材料的實驗過程。深深感到我國在太陽能光伏發電新產品新材料研發、建筑氣密性施工工藝、能源監測展示平臺建設等方面仍存在較大差距。深深體會到應該仔細研究如何以老百姓喜聞樂見的方式開展建筑節能工作，提高老百姓獲得感、幸福感，真正實現將建筑節能從“要我做”到“我要做”的轉變。在此基礎上，提出了我國建筑節能工作可持續發展的思考與建議。

[關鍵詞]建筑能效；產能房；太陽能

1瑞士能源政策及建筑能效認證制度

瑞士的主要能源形式來自石油，用于發電和供暖。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電，打造可持續和安全的能源供給，降低對化石燃料的依賴。分別從提高能源效益、增加預熱和可再生能源的使用量、降低二氧化碳排放等方面實現目標。其中，加大可再生能源利用，主要體現在使用可再生能源取代化石能源進行取暖與發電。截至2030年，瑞士沙夫豪森州能源目標是：實現化石燃料從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%。為了進一步提高建筑能效，瑞士推行建筑能效認證制度（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證，還推行微能耗建筑（MINERGIE，為保護專利，MINERGIE為注冊商標），兩者有機結合，后者的內容中涵蓋了前者。值得指出的是，微能耗建筑標準提出微能耗被動房（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證補貼機制，給予不同等級能效的建筑分別不同標準的補貼金額（如圖1所示），補貼金額大約占到增量成本的5-10%。另外，出售房屋時強制進行GEAK認證、GEAK升級版咨詢報告是獲得補貼前提條件等要求的設定，這在很大程度上推動了當地建筑能效認證制度的不斷發展。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證，（見圖2）。通過對我國建筑設計能耗標準與瑞士建筑能效標準的對比分析，發現我國現行《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2015），設計的建筑能效相當于瑞士建筑能效C級（38kWh/m2•a），而瑞士大多數建筑能效為D級（55kWh/m2•a）或E級。

2瑞士某產能建筑

該建筑由當地一名建筑師投資建造并進行運營展示，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計，一方面增加了單位面積的裝機容量，每平方米可達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、跨季節蓄熱、熱泵、余熱回收、屋內管道加熱等可再生能源與新能源技術。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。使用光伏發電的電力電解水，產生氫氣用于氫燃料電池發電，這樣就形成了徹底的不產生有害物質排放的整個循環過程。該建筑將一切可以回收的余熱進行了回收利用，比如將電解水產生的熱量、氫氣燃料電池產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，可供冬季室內供暖。當然，這首先建立在建筑本體保溫氣密足夠優良的前提下，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蓄熱水箱熱水供暖，整個建筑中被加熱過的熱水管道進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，相當于電吹風器的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電量已經大于所需電量，蓄電池已滿，可以將自身產電外供給市政電網。

3瑞士生態環境博物館

該建筑于2013年建成，是一所集先進技術應用、先進產品理念展示、青少年教育、電動車室內測試、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電板直接作為屋面，同樣為無框設計，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）內沒有任何暖氣片，地板下面鋪設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化管理，比如針對地板輻射采暖預熱較慢的問題，館內專門有工作人員會提前兩天關注天氣預報，以便決定采暖系統的啟動時間。作為展示館，館內采用了通俗易懂的形式展示不同年代瑞士建筑節能情況。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，而不是用技術指標去說明。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識、辨別和實踐好建筑節能。

4我國建筑節能的啟示與建議

我國建筑節能自20世紀80年代開始，歷經近40年時間。40年間，我國新建建筑節能設計水平不斷提升，既有建筑節能改造不斷去存量，公共建筑節能改造技術不斷提升，可再生能源建筑應用不斷優化，綠色建筑規模不斷擴大，超低能耗建筑、近零能耗建筑不斷涌現。從單體建筑節能到區域綠色低碳，從簡單技術堆砌到多能互補技術不斷成熟，從單一提高設計指標到多維度評價運行能效，我國建筑節能工作取得了迅速發展和階段性成效。但仍存在著缺乏長效機制、市場機制不完善、產業技術創新不夠、老百姓感知度不高等問題，建筑節能工作進入“深水區”，面臨改革創新。接下來對“十四五”以及更長時期內，提出相關建議如下：一是應從單體建筑節能向區域建筑節能轉變，從單一節能目標到節能低碳綠色多目標考量，從新建建筑節能向既有老舊建筑及小區改造傾斜。我國單體新建建筑節能發展迅速，北方地區居住建筑節能已經從上世紀80年代的30%節能水平發展到目前的75%節能，北京市新頒布了80%節能水平設計標準；南方地區居住建筑節能也發展到目前的65%節能水平，節能潛力空間變小。由于同樣節能量的建設增量成本不斷增大，在房地產調控升級限地價限房價的政策影響下，使得市場積極性變小。如何加快產業進步，降低節能建造成本，仍將是影響我國建筑節能工作的重要因素。二是最大程度激發老百姓的節能需求。首先引導老百姓正確認識節能，讓建筑節能變成老百姓可感知、可衡量的語言或形態，而不是只有專業人士才弄懂的指標與符號；其次多渠道宣傳與展示建筑節能知識，盡量使用實物尤其是可以動手操作的設備或演示品，向廣大市民尤其是中小學生進行宣傳教育。最后，抓好指標落實，從建筑開發建設到物業運營再到老百姓親身體驗，將建筑節能的指標一管到底，不應形成斷層，導致投資建設與使用者不一致，這是目前很多建筑節能工程或產品產生糾紛的主要原因，較大程度上影響了建筑節能的可持續健康發展。

作者:姚春妮 劉幼農 彭夢月 楊潤芳 單位:住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心