來源: 南方能源觀察
40%的商業和公共建築,在2018年前需要具備能參與需求側回應的功能,這是德國聯邦政府在智慧建築領域最殷切的希望。一個國家的整體能源消耗中,建築領域幾乎占到三分之一,因此無論是節能還是減碳的要求,使得人們越來越關注建築行業的技術進步。
在這樣的契機下,綠色建築和智慧建築,扮演起越來越重要的角色。但在綠色建築近年來迅速發展的過程中,也出現了不少的誤解與曲解。市場上許多公共建築的節能措施近於簡單粗略,如用電高峰對某些偏遠地區不重要建築拉閘限電、夏季高溫一律以風扇代替中央空調,試圖通過降低人體的舒適性,來達到節約能源的目的。這些舉動完全違背了建築“以人為本”的理念,是能源轉型的一條歧途。
反觀歐洲,領先於全球幾十年,走上了建築節能改造的道路,許多二戰前乃至上百年的建築,至今都在使用,老建築無一不通過節能改造獲得了新生。
以德國為例,德國政府對建築單位面積能耗有明確的規訂,建築根據單位面積平均能耗分級,能耗高的建築不僅要支付高昂的能源費用,還要對低能耗建築進行補貼。正是在政府強制性政策和鼓勵思維的雙重引導之下,德國建築節能改造,以及智慧建築蓬勃發展,出現了諸如被動式房屋的低(零)能耗建築,回應用電高低峰的需求側回應等節能技術。
建築節能並非遙不可及,簡單的加裝節能閥或門窗翻新,就可以實現目前建築的能耗大幅降低,德國通過法規強制及政府補貼雙管齊下,實現了全領域建築節能的基礎——民用建築的改造。對於大型的公共建築,則是通過模擬優化,尋找出最優方案,同時結合新能源,改造了許多老舊的市政廳、火車站等建築。
比如德國國會大廈,位於德國首都柏林市中心,毗鄰施普雷河,是德意志帝國的帝國議會,二戰之後遭到廢棄,20世紀60年代該建築受到局部翻修,但直到兩德統一之後才完全恢復,並作為聯邦議會會址。1993年開始,德國政府對國會大廈再一次進行翻新,並新增了一個重達1200噸的透明拱頂,同時降低建築整體能耗,並採用多項能源技術。
國會大廈的改建中充分考慮到了生態學的重要性,這也是招標時的重要指標之一。德國政府想通過這類公共建築,來展示建築的可持續性,要求把對環境的影響降到最低,同時鼓勵加大可再生能源的使用比例。大廈的能源系統,使用了包括太陽能技術、機械通風、使用地層作為冷和熱儲藏(地熱能)、熱電聯產等多項技術。
獨特的玻璃幕牆,以及熱保溫材料,大大地降低了建築熱損耗,位於屋頂的太陽能發電設備的面積達300多平方米,兩座以植物油為燃料的熱電廠,能夠提供國會大廈及其周圍議會82%的電能。
在夏季,吸收式冷氣機使用電廠的部分餘熱來驅動,解決大廈的空調問題。另一部分餘熱,被用來將地下300米深處水庫中的鹽水,加熱到70攝氏度,然後泵回地下且儲存起來,用於冬季供暖。
另一個位於地下60米深處的水庫,用來將冬季室外的冷量儲存起來,在夏季室外氣溫較高的時候用來給大廈提供冷氣。同時,大廈的球形拱頂也被用來解決大廈主會場的照明和通風問題。在拱頂圓洞下方還有一個雨水回收裝置,可將回收的雨水處理後供大廈使用。通過所有改建措施,國會大廈的年二氧化碳排放量,由原來的約7000噸降低至現在的440噸左右,足足降低了94%。
以政府大型公共專案為推動,採取引導的方式逐漸推廣新技術的創新,是德國政府在能源領域一貫的作風。為了更好地提高建築能效、推廣可再生能源在建築領域的應用,德國聯邦政府和各地方政府頒布了許多激勵補貼政策。
其中既有可再生能源的市場激勵計畫,也有德國復興信貸銀行(KfW)專為建築節能改造推出的多項資助計畫(提供超低利率貸款年利率不會超過2%)。
另外,各州、市、鄉鎮政府及能源供應企業,提供各種地區性的資助計畫,例如聯邦政府光伏屋頂、高速公路兩側光伏工程補貼、巴伐利亞州學校建築節能“50/50”計畫等。以達到EnEV2009德國節能標準100(KfW100)為基本要求,達到KfW85標準的建築,每套150m2的建築改造完成後,聯邦和地方政府各獎勵5250歐元,共計10500歐元(獎勵標準為70歐元/m2)。
達到KfW55標準的建築,每套130m2的建築改造完成後,聯邦和地方政府各獎勵15700歐元,共31400歐元(獎勵241.5歐元/m2)。另外,從1999年起,德國實施生態稅改革,一方面提高能源價格,另一方面將徵收稅費的90%,通過降低退休金提撥,重新返還給居民和企業,不增加民眾負擔,這種方式大大提高了社會節能意識,促進了節能技術研發,減少了能源消耗。
這種節能意識的觀念灌輸,來自於很多順理成章的資料研究:一個人每天的時間當中,有多少是待在建築裡的呢?家庭,辦公室,健身房,餐廳,圖書館……現代社會下,每個人一天能夠暴露在室外的時間屈指可數,因此,一個社會性的整體能耗約束目標呼之欲出。
比如瑞士人極力推動和打造的「2000瓦生態園區」。2000瓦社會是一個全新的生活理念,世界能源嚴重的分配不平衡,是這個理念源來的初衷。當許多發展中國家,如孟加拉共和國僅需500瓦左右的時候,歐洲的發達國家早已遠遠超過了2000瓦這個指標。例如在德國,2014年社會平均連續能源輸出在5500瓦左右,這意味著,要實現2000瓦社會這個夢想,德國至少要減少一半的耗能。而在美國,這個數字更是達到了驚人的12000瓦。
2000瓦的功率乘以一年8760(24*365)小時,2000瓦社會允許的總耗能,每年不得超過17520千瓦時,而這其中包括了所有的能量消耗,從吃飯到消費,從居住交通到公共設施。2000瓦社會涵蓋了個人,建築單體,園區,城鄉到國家等,所有和能源使用相關的環節。
如今市面上存在著大量的綠色建築認證標識,但其中大多體系的涉及範疇,僅限於建築單體,低碳園區和能量之城的理念還相對薄弱。2000瓦社會旗下的生態園區,就剛好彌補了這個漏洞。2000瓦生態園區是一個包括定量和定性評估的雙系統。
系統中的初端能源總消費量,和溫室氣體排放量的目標值,取決於園區的建造和使用結構,因地制宜。定性評估基於計分制度,包括管理系統,溝通與合作,供給和廢物處理,建築單體本身和園區內交通體系在內的五個方面。
2000瓦社會的重點並非在於節能技術的提升,或是盲目地使用大量可再生能源,它強調的是一種在不影響生活品質前提下,新的生活方式。而要實現這一點,不同功能特徵的建築,都必須在節能的前提下更多的保證“智慧”的環境服務,以達到不影響人們生活舒適度的要求。
隨著學科交叉和專業滲透的技術綜合化的發展趨勢,智慧技術與建築學科的結合產生了新型建築節能新興技術引入建築領域,使得建築節能手段更加豐富可調,節能效果顯著,並深刻的改變著建築節能的方法與手段。
需求側回應側重於在用戶滿意的範圍內調節用能習慣,提高用能效率,是建築節能的目標與約束所在。而建築自動化技術則是對最終的能耗設備進行自動控制,實現精細化調節,是建築節能的具體操作層面。因此,通過“基礎層——目標約束層——操作層”的全方位的建築節能“X”技術,使得未來的智慧建築節能手段更加多樣化,效果也更顯著。
由此我們可以透知智慧建築在未來的廣闊前景:每個人每天的能耗總量是目標函數,對其最優化的設計,將由貫穿生活環節的建築物,非停即走的電動車,吃喝拉撒等各種生活必需品等等來完成。
所謂的智慧建築,不僅僅是要節能,而是要在節能的前提下,保障人民正常的吃飯辦公聽音樂、打撞球的需求,除此之外,還必然的要滿足人民不斷增長的物質,和文化生活需要----這就意味著對智慧的要求幾乎是雙份的。
細觀目前市場,新建建築增速減緩,既有建築問題重重,甲方輝煌不再,家電行業受經濟轉型放緩的影響走入市場成熟期,電力公司正經歷著電力改革,民眾節能意識有待加強,政策法規尚未規範,但於此同時,互聯網金融也正深刻得影響著這個國度,經濟轉型背景下的節能被無數次提起,建築行業的轉型路漫漫其修遠兮!
隨著建築行業標準的不斷嚴格和規範,新建建築的能耗模擬或者能源優化會越來越受關注,但是目前的難題在節能認知嚴重不足。
在德國,不少電力公司的成功案例已經向我們展示了,一個成熟而靈活的電力公司,是怎麼在改革,和轉型之中找尋發展創新和壯大的道路。電力公司能在能源轉型中,及時發現市場增長點和商業模式。
在新一輪電力改革之中,新型的配售電公司,如何把握住改革的新風,如何挖掘使用者資料,將電力行業從只是把電從發電端輸送到用戶,改變為發電端,電網,用戶三者互為聯繫的整體,如何在大數據背景之下,做出更準確的戰略定位和市場分析,將會決定誰是新一輪電力改革之下的勝者。
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