寒冬漸近，隨著氣溫不斷下降，提升供暖效率、給人們帶來(lái)更好的溫暖體驗(yàn)，成為許多城市運(yùn)行的重中之重。在全球第一個(gè)推出并踐行“建筑節(jié)能”理念的德國(guó)，這本廣受關(guān)注的“熱賬本”，最近又添了新章節(jié)。

“供暖法案”推進(jìn)

歷經(jīng)爭(zhēng)議與妥協(xié)

近年來(lái)，高度依賴天然氣能源的歐洲多國(guó)加快了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的步伐，約九成能源需靠海外進(jìn)口的德國(guó)便是其中之一。

進(jìn)口渠道的變化和能源價(jià)格波動(dòng)都給德國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)帶來(lái)了巨大影響，令其不得不加速供暖領(lǐng)域的變革，這項(xiàng)變革便從全新的“供暖法案”開始。

今年起，德國(guó)正式實(shí)施《德國(guó)建筑能源法案》，這一被稱為“供暖法案”的新規(guī)明確，全國(guó)范圍內(nèi)將禁止使用傳統(tǒng)的壁掛爐和鍋爐，每個(gè)新安裝的供暖系統(tǒng)必須至少達(dá)到65%的可再生能源貢獻(xiàn)率（如使用熱泵、太陽(yáng)能集熱器和生物質(zhì)鍋爐等）。

新規(guī)同時(shí)給出長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)：2045年起，禁止再使用任何用量的化石燃料進(jìn)行供暖，以此力推能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

根據(jù)計(jì)劃，德國(guó)大城市（居民人數(shù)超過(guò)10萬(wàn)）必須在2026年前完成供暖系統(tǒng)的更換，而小城市（居民人數(shù)少于或等于10萬(wàn)）則必須在2028年前完成相應(yīng)指標(biāo)。

這一供暖變革被認(rèn)為是“能源變革”中最具挑戰(zhàn)性的核心內(nèi)容，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到人們的日常生活，以及房屋等“大件財(cái)產(chǎn)”的決策與處置。

在其出臺(tái)過(guò)程中，歷經(jīng)爭(zhēng)議與妥協(xié)。如何提升可操作性和社會(huì)接受度，成為全球許多地區(qū)借鑒的方向。

一方面，與最終版本相比，2023年2月發(fā)布的草案更為激進(jìn)，如將已運(yùn)行鍋爐的最長(zhǎng)使用期限“從30年縮短至20年”等。

另一方面，新立法的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)的去碳化，而目前絕大多數(shù)德國(guó)家庭仍舊使用化石燃料取暖。統(tǒng)計(jì)顯示，每2戶家庭中就有1戶使用天然氣取暖，每4戶家庭中就有1戶使用油汀取暖，要在2045年之前完全淘汰家庭供暖系統(tǒng)中的化石能源，需要一定的措施激勵(lì)民眾向低排放解決方案過(guò)渡。這個(gè)激勵(lì)如何給，才能在民眾需求與政府承擔(dān)中獲得平衡，同樣頗費(fèi)思量。

最終出臺(tái)的“供暖法案”綜合了多方考慮，施行過(guò)程中則更加細(xì)致。例如，為鼓勵(lì)更換供暖系統(tǒng)，政府推出了一項(xiàng)全新的補(bǔ)貼計(jì)劃——自愿將供暖系統(tǒng)更換為65%可再生能源系統(tǒng)的住戶將有資格獲得30%的共同資助，平均年收入不超過(guò)4萬(wàn)歐元的民眾可以為每個(gè)家庭成員再申請(qǐng)額外30%的資助。如果決定在2028年前更換使用年限超過(guò)20年的鍋爐，還可額外獲得20%的獎(jiǎng)勵(lì)。

根據(jù)規(guī)定，這項(xiàng)補(bǔ)貼總額不得超過(guò)申報(bào)成本的70%，最高限額為2.1萬(wàn)歐元。

同時(shí)，所有提高建筑物能源效率的措施都可通過(guò)貸款獲得資金補(bǔ)貼，包括更換加熱器等；如果已經(jīng)在沒(méi)有資金補(bǔ)貼的情況下實(shí)施了供暖系統(tǒng)的更換，則可以通過(guò)納稅申報(bào)單抵消20%的更換成本。

不過(guò)，也有觀點(diǎn)認(rèn)為，盡管有補(bǔ)貼，但組裝人工和新供暖系統(tǒng)的高昂價(jià)格仍會(huì)增加業(yè)主的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

在爭(zhēng)議和不斷完善中，德國(guó)的“供暖法案”磕磕碰碰前行，希望通過(guò)頂層設(shè)計(jì)給更多人一個(gè)綠色而溫暖的冬天。

工業(yè)廢熱與地?zé)?/a>

新能源溫暖城市

隨著技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多的新能源從理論、實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。

2022年8月，德國(guó)漢堡易北河下的供熱隧道正式開工。這條直徑4.5米的隧道和其配套地下設(shè)施將用于儲(chǔ)存漢堡南部工業(yè)區(qū)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱并輸送到漢堡北部的港口新城，代替天然氣和煤炭等能源，在冬季為當(dāng)?shù)鼐用?a href="http://stolid.cn/t/供熱.html" >供熱。

據(jù)了解，該項(xiàng)目使用了全新的氣候中性供暖技術(shù)，供暖過(guò)程中不產(chǎn)生碳排放，其核心是回收工業(yè)區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中的廢熱，并通過(guò)鹽水在地下儲(chǔ)存熱量，在需要供暖時(shí)輸送熱量。為此，工業(yè)區(qū)和城區(qū)兩端的豎井中需要安裝復(fù)雜的儲(chǔ)熱和輸熱系統(tǒng)。

過(guò)去，廢熱收集的成本效益不高，僅1/4的廢熱能得到有效應(yīng)用，這也限制了其進(jìn)一步推廣。近年來(lái)，隨著熱交換器技術(shù)的進(jìn)步，廢熱收集效率比過(guò)去提高了20%—50%，使工業(yè)廢熱為整個(gè)城市供暖成為可能。

不過(guò)，受限于地下儲(chǔ)熱空間大小等問(wèn)題，目前建設(shè)中的易北河供熱隧道系統(tǒng)完工后，只能滿足6000戶人家的冬季使用需求；與此同時(shí)，這些系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本卻不低。盡管工廠、發(fā)電廠和垃圾焚燒廠可以提供充足的廢熱，但要將這些熱量?jī)?chǔ)存到冬季并運(yùn)輸?shù)匠菂^(qū)，需要大量的地下儲(chǔ)熱設(shè)施和輸熱隧道。為減少儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中的熱量損失，這些地下設(shè)施和隧道對(duì)埋深和襯砌都有較高的要求。

對(duì)于漢堡市500萬(wàn)的人口來(lái)說(shuō)，要建一套可以滿足整個(gè)城市居民冬季供暖需求的廢熱供暖系統(tǒng)，無(wú)論是地下工程的施工難度還是建設(shè)成本，都過(guò)于巨大。

為此，德國(guó)企業(yè)聯(lián)合相關(guān)部門提出了一個(gè)全新的未來(lái)發(fā)展方向，即不建造人工地下儲(chǔ)熱設(shè)施，直接將漢堡市地下的沙質(zhì)含水層作為儲(chǔ)熱設(shè)施。這一看似大膽的計(jì)劃是建立在漢堡市特殊的地質(zhì)條件之上的——當(dāng)?shù)靥幱?個(gè)沙質(zhì)含水層之上，2個(gè)含水層中間有1層幾乎不透水的黏土層。在該計(jì)劃中，黏土層下方的含水層將被作為儲(chǔ)熱設(shè)施，來(lái)自工業(yè)區(qū)、發(fā)電廠、垃圾焚燒廠的廢熱會(huì)通過(guò)專用豎井輸入黏土層下方的含水層中進(jìn)行儲(chǔ)存，需要使用時(shí)再通過(guò)豎井抽取出來(lái)。

當(dāng)然，地下含水層的儲(chǔ)熱能力不及人工建設(shè)的地下儲(chǔ)熱設(shè)施，將會(huì)帶來(lái)約1/3的能量損失。不過(guò)研究人員認(rèn)為，這是一個(gè)可以接受的數(shù)字。含水層的溫度將保持在70℃—80℃，經(jīng)過(guò)處理后可以滿足供暖需求。

如果說(shuō)漢堡的工業(yè)廢熱供暖處于試水階段，那么慕尼黑對(duì)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的開發(fā)已經(jīng)日漸成熟。這里的中深層地?zé)崮?/a>開發(fā)起步于20世紀(jì)90年代，早期以淺層溫泉洗浴為主，在政府可再生能源激勵(lì)計(jì)劃的刺激下，2008年起進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段。

慕尼黑市政公用事業(yè)公司是德國(guó)最大的市政能源供應(yīng)商，2012年，該公司制訂了積極的地?zé)岚l(fā)展計(jì)劃。在過(guò)去的十幾年里，盡管存在區(qū)域和全球經(jīng)濟(jì)不確定性影響，慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)一直保持了較強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭，地?zé)豳Y源開發(fā)深度從數(shù)百米到5000米不等，利用溫度從20℃到160℃，利用方式也從早期的洗浴轉(zhuǎn)變到以供暖、發(fā)電等規(guī)模開發(fā)利用為主。

目前，慕尼黑地區(qū)共運(yùn)行66個(gè)地?zé)犴?xiàng)目，其中有21個(gè)供暖項(xiàng)目，地?zé)崮?/a>為大約一半的市政區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)供熱，供能約200兆瓦。這一數(shù)字有望在2035年翻一番，達(dá)到400兆瓦。

除了技術(shù)發(fā)展外，政府對(duì)民眾的科普也令地?zé)?/a>這一新能源更快地獲得市民認(rèn)可。2006年—2009年，在國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局支持下，萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所開發(fā)并負(fù)責(zé)運(yùn)維開放式“德國(guó)地?zé)?/a>信息系統(tǒng)”，以矢量地?zé)?/a>地圖為基礎(chǔ)，集成了熱儲(chǔ)溫度、深度、厚度和導(dǎo)水率等多項(xiàng)參數(shù)。感興趣的人可以方便地獲取德國(guó)許多地區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)，加深了解。

遺產(chǎn)建筑改造

“戴著鐐銬的舞蹈”

數(shù)據(jù)顯示，建筑用能占社會(huì)終端能耗總量的1/3以上（包括直接采暖和供電兩項(xiàng)）。能源供給端的探索之外，德國(guó)在城市用能終端領(lǐng)域，通過(guò)新技術(shù)進(jìn)行了大范圍節(jié)能改造。

盡管在建筑技術(shù)、節(jié)能環(huán)保和生態(tài)建筑整體研究以及開發(fā)應(yīng)用方面，德國(guó)一直處于世界領(lǐng)先地位，但對(duì)遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造，也遇到諸多挑戰(zhàn)。

在德國(guó)，作為各州文物立法保護(hù)對(duì)象的建筑被稱為遺產(chǎn)建筑，它涵蓋了住宅、教堂、劇院、市政廳、工廠、學(xué)校等建筑類型，總數(shù)超過(guò)63萬(wàn)棟。

根據(jù)相關(guān)法規(guī)，文物保護(hù)這一公共利益高于其他公共利益。也就是說(shuō)，如果節(jié)約能源與文物保護(hù)這兩個(gè)公共利益發(fā)生沖突，那么應(yīng)當(dāng)優(yōu)先滿足文物保護(hù)需要。由此，在遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項(xiàng)目中，節(jié)能材料、實(shí)施方案等的選擇須更為謹(jǐn)慎，一些在普通建筑改造中被證明效果上佳的措施無(wú)法適用于遺產(chǎn)建筑，可以說(shuō)是“戴著鐐銬的舞蹈”。

海因斯貝格教堂的改造項(xiàng)目是一個(gè)頗具代表性的成功案例。教堂位于德國(guó)北萊茵—威斯特伐利亞州，始建于1953年，主體為磚混結(jié)構(gòu)，凈高約10米，外立面采用具有典型時(shí)代特色的紅磚，是許多人旅游打卡的勝地。

對(duì)它的改造內(nèi)容包括增加內(nèi)保溫系統(tǒng)、增加節(jié)能窗戶、增加新風(fēng)系統(tǒng)以及更換供熱系統(tǒng)等。完工后，其供暖能耗直降75%。

在這背后，是工程技術(shù)人員對(duì)改造方案的仔細(xì)斟酌。由于長(zhǎng)久暴露在外，立面是建筑最容易老化、損壞的部分。在一般建筑節(jié)能改造中，建筑立面修繕（在建筑外立面鋪設(shè)外保溫層）是必需的，也是最直接的提高建筑節(jié)能性的手段。但與普通建筑不同的是，包括海因斯貝格教堂在內(nèi)的遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造，須以舊建筑的立面信息和城市記憶保留作為基礎(chǔ)，因此，將保溫系統(tǒng)安裝在不透明外墻內(nèi)部的內(nèi)保溫系統(tǒng)成為最終選擇。由于樓板梁柱隔斷原因，內(nèi)保溫?zé)o法連續(xù)安裝，而保溫?cái)嚅_處有產(chǎn)生冷凝水的風(fēng)險(xiǎn)，這就需要整體施工方案更為精心。

安裝新窗戶同樣有講究。許多安裝于遺產(chǎn)建筑的窗戶是單玻木框窗或單玻不銹鋼框窗，若改造時(shí)換用兩層或三層真空或氬氣玻璃的窗戶，能使其隔熱效果提升10倍以上。

然而海因斯貝格教堂的外窗因?yàn)槲奈飪r(jià)值需要被保留。于是，改造時(shí)不做減法，新增保溫窗安裝于內(nèi)保溫層中。由于窗臺(tái)是內(nèi)斜的，在進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)斜部分被保溫材料填充至與原窗底框齊平。這一設(shè)計(jì)的巧思在于：窗框直接與保溫層相連，兩種保溫性能優(yōu)異的構(gòu)件相連，避免出現(xiàn)過(guò)大的冷熱溫差；新、舊窗之間存留一部分密封空氣層，由于空氣具有較好的隔熱效果，建筑整體的保溫效果提升了。

欄目主編：龔丹韻

本文作者：解放日?qǐng)?bào) 彭德倩