凛冬将至德国这样给城市开“暖空调”

  寒冬渐近，随气温不断下降，提升供暖效率、给人类带来更好的温暖体验，成为许多城市运行的重中之重。

  在全球第一个推出并践行“建筑节能”理念的德国，这本广受关注的“热账本”，最近又添了新章节。

  近年来，高度依赖天然气能源的欧洲多国加快了能源结构转型的步伐，约九成能源需靠海外进口的德国便是其中之一。

  进口渠道的变化和能源价格波动都给德国国内市场带来了巨大影响，令其不得不加速供暖领域的变革，这项变革便从全新的“供暖法案”开始。

  今年起，德国正式实施《德国建筑能源法案》，这一被称为“供暖法案”的新规明确，全国范围内将禁止使用传统的壁挂炉和锅炉，每个新安装的供暖系统必须至少达到65%的可再次生产的能源贡献率（如使用热泵、太阳能集热器和生物质锅炉等）。

  新规同时给出长远目标：2045年起，禁止再用任何用量的化石燃料进行供暖，以此力推能源结构转型。

  根据计划，德国大城市（居民人数超过10万）必须在2026年前完成供暖系统的更换，而小城市（居民人数少于或等于10万）则必须在2028年前完成相应指标。

  这一供暖变革被认为是“能源变革”中最具挑战性的核心内容，因为它必然的联系到人们的日常生活，和房屋等“大件财产”的决策与处置。

  在其出台过程中，历经争议与妥协。如何提升可操作性和社会接受度，成为全世界许多地区借鉴的方向。

  一方面，与最终版本相比，2023年2月发布的草案更为激进，如将已运行锅炉的最长有效期“从30年缩短至20年”等。

  另一方面，新立法的主要目标是实现供暖系统的去碳化，而目前绝大多数德国家庭仍旧使用化石燃料取暖。统计显示，每2户家庭中就有1户使用天然气取暖，每4户家庭中就有1户使用油汀取暖，要在2045年之前完全淘汰家庭供暖系统中的化石能源，需要一定的措施激励民众向低排放解决方案过渡。这个激励如何给，才能在民众需求与政府承担中获得平衡，同样颇费思量。

  最终出台的“供暖法案”综合了多方考虑，施行过程中则更加细致。例如，为鼓励更换供暖系统，政府推出了一项全新的补贴计划——自愿将供暖系统更换为65%可再次生产的能源系统的住户将有资格获得30%的共同资助，平均年收入不超过4万欧元的民众可以为每个共同生活的亲属再申请额外30%的资助。如果决定在2028年前更换使用年数的限制超过20年的锅炉，还可额外获得20%的奖励。

  根据规定，这项补贴总额不允许超出申报成本的70%，最高限额为2.1万欧元。

  同时，所有提高建筑物能源效率的措施都可通过贷款获得资金补贴，包括更换加热器等；如果已经在没有资金补贴的情况下实施了供暖系统的更换，则能够最终靠纳税申报单抵消20%的更换成本。

  不过，也有观点认为，尽管有补贴，但组装人工和新供暖系统的高昂价格仍会增加业主的经济负担。

  在争议和逐渐完备中，德国的“供暖法案”磕磕碰碰前行，希望能够通过顶层设计给更多人一个绿色而温暖的冬天。

  2022年8月，德国汉堡易北河下的供热隧道正式开工。这条直径4.5米的隧道和其配套地下设施将用于储存汉堡南部工业区作业过程中产生的废热并输送到汉堡北部的港口新城，代替天然气和煤炭等能源，在冬季为当地居民供热。

  据了解，该项目使用了全新的气候中性供暖技术，供暖过程中不产生碳排放，其核心是回收工业区生产的全部过程中的废热，并通过盐水在地下储存热量，在需要供暖时输送热量。为此，工业区和城区两端的竖井中要安设复杂的储热和输热系统。

  过去，废热收集的成本效益不高，仅1/4的废热能得到一定效果应用，这也限制了其进一步推广。近年来，随着热交换器技术的进步，废热收集效率比过去提高了20%—50%，使工业废热为整个城市供暖成为可能。

  不过，受限于地下储热空间大小等问题，目前建设中的易北河供热隧道系统完工后，只能满足6000户人家的冬季使用需求；与此同时，这些系统的建设和维护成本却不低。尽管工厂、发电厂和垃圾焚烧厂能够给大家提供充足的废热，但要将这些热量储存到冬季并运输到城区，需要大量的地下储热设施和输热隧道。为减少储存和长距离输送过程中的热量损失，这些地下设施和隧道对埋深和衬砌都有较高的要求。

  对于汉堡市500万的人口来说，要建一套能够完全满足整个城市居民冬季供暖需求的废热供暖系统，无论是地下工程的施工难度还是建设成本，都过于巨大。

  为此，德国企业联合有关部门提出了一个全新的未来发展趋势，即不建造人工地下储热设施，直接将汉堡市地下的沙质含水层作为储热设施。这一看似大胆的计划是建立在汉堡市特殊的地质条件之上的——当地处于2个沙质含水层之上，2个含水层中间有1层几乎不透水的黏土层。在该计划中，黏土层下方的含水层将被作为储热设施，来自工业区、发电厂、垃圾焚烧厂的废热会通过专用竖井输入黏土层下方的含水层中进行储存，需要用时再通过竖井抽取出来。

  当然，地下含水层的储热能力不及人工建设的地下储热设施，将会带来约1/3的能量损失。不过研究人员认为，这是一个可接受的数字。含水层的温度将保持在70℃—80℃，经过处理后能够完全满足供暖需求。

  如果说汉堡的工业废热供暖处于试水阶段，那么慕尼黑对地热产业的开发已经日渐成熟。这里的中深层地热能开发起步于20世纪90年代，早期以浅层温泉洗浴为主，在政府可再次生产的能源激励计划的刺激下，2008年起进入爆发式增长阶段。

  慕尼黑市政公用事业公司是德国最大的市政能源供应商，2012年，该公司制订了积极的地热发展计划。在过去的十几年里，尽管存在区域和全球经济不确定性影响，慕尼黑地热产业从始至终保持了较强的发展势头，地热资源开发深度从数百米到5000米不等，利用温度从20℃到160℃，利用方式也从早期的洗浴转变到以供暖、发电等规模开发利用为主。

  目前，慕尼黑地区共运行66个地热项目，其中有21个供暖项目，地热能为大约一半的市政区域供热网络供热，供能约200兆瓦。这一数字有望在2035年翻一番，达到400兆瓦。

  除了技术发展外，政府对民众的科普也令地热这一新能源更快地获得市民认可。2006年—2009年，在国家地质调查局支持下，莱布尼茨应用地球物理研究所开发并负责运维开放式“德国地热信息系统”，以矢量地热地图为基础，集成了热储温度、深度、厚度和导水率等多项参数。感兴趣的人可以方便地获取德国许多地区的地热地质和地球物理数据，加深了解。

  数据显示，建筑用能占社会终端能耗总量的1/3以上（包括直接采暖和供电两项）。能源供给端的探索之外，德国在城市用能终端领域，通过新技术进行了大范围节能改造。

  尽管在建筑技术、节能环保和生态建筑整体研究以及开发应用方面，德国长期处在世界领头羊，但对遗产建筑的节能改造，也遇到诸多挑战。

  在德国，作为各州文物立法保护对象的建筑被称为遗产建筑，它涵盖了住宅、教堂、剧院、市政厅、工厂、学校等建筑类型，总数超过63万栋。

  根据相关法规，文物保护这一公共利益高于其他公共利益。也就是说，如果节约能源与文物保护这两个公共利益发生冲突，那么应当优先满足文物保护需要。由此，在遗产建筑节能改造项目中，节能材料、实施方案等的选择须更为谨慎，一些在普通建筑改造中被证明效果上佳的措施无法适用于遗产建筑，能够说是“戴着镣铐的舞蹈”。

  海因斯贝格教堂的改造项目是一个颇具代表性的成功案例。教堂位于德国北莱茵—威斯特伐利亚州，始建于1953年，主体为砖混结构，净高约10米，外立面采用具有典型时代特色的红砖，是许多人旅游打卡的胜地。

  对它的改造内容有增加内保温系统、增加节能窗户、增加新风系统和更换供热系统等。完工后，其供暖能耗直降75%。

  在这背后，是工程技术人员对改造方案的仔细斟酌。由于长久暴露在外，立面是建筑最容易老化、损坏的部分。在一般建筑节约能源改造中，建筑立面修缮（在建筑外立面铺设外保温层）是必需的，也是最直接的提高建筑节能性的手段。但与普通建筑不同的是，包括海因斯贝格教堂在内的遗产建筑的节能改造，须以旧建筑的立面信息和城市记忆保留作为基础，因此，将保温系统安装在不透明外墙内部的内保温系统成为最终选择。由于楼板梁柱隔断原因，内保温无法连续安装，而保温断开处有产生冷凝水的风险，这就需要整体实施工程的方案更为精心。

  安装新窗户同样有讲究。许多安装于遗产建筑的窗户是单玻木框窗或单玻不锈钢框窗，若改造时换用两层或三层真空或氩气玻璃的窗户，能使其隔热效果提升10倍以上。

  然而海因斯贝格教堂的外窗因为文物价值需要被保留。于是，改造时不做减法，新增保温窗安装于内保温层中。由于窗台是内斜的，在做改造设计时，内斜部分被保温材料填充至与原窗底框齐平。这一设计的巧思在于：窗框直接与保温层相连，两种保温性能优异的构件相连，防止过大的冷热温差；新、旧窗之间存留一部分密封空气层，由于空气具备比较好的隔热效果，建筑整体的保温效果提升了。返回搜狐，查看更加多