寒冬漸近，隨著(zhù)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，成為許多城市運行的重中之重。在全球第一個(gè)推出并踐行“建筑節能”理念的德國，這本廣受關(guān)注的“熱賬本”，最近又添了新章節。

“供暖法案”推進(jìn)

歷經(jīng)爭議與妥協(xié)

近年來(lái)，高度依賴(lài)天然氣能源的歐洲多國加快了能源結構轉型的步伐，約九成能源需靠海外進(jìn)口的德國便是其中之一。

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

今年起，德國正式實(shí)施《德國建筑能源法案》，這一被稱(chēng)為“供暖法案”的新規明確，全國范圍內將禁止使用傳統的壁掛爐和鍋爐，每個(gè)新安裝的供暖系統必須至少達到65%的可再生能源貢獻率（如使用熱泵、太陽(yáng)能集熱器和生物質(zhì)鍋爐等）。

新規同時(shí)給出長(cháng)遠目標：2045年起，禁止再使用任何用量的化石燃料進(jìn)行供暖，以此力推能源結構轉型。

根據計劃，德國大城市（居民人數超過(guò)10萬(wàn)）必須在2026年前完成供暖系統的更換，而小城市（居民人數少于或等于10萬(wàn)）則必須在2028年前完成相應指標。

這一供暖變革被認為是“能源變革”中最具挑戰性的核心內容，因為它直接關(guān)系到人們的日常生活，以及房屋等“大件財產(chǎn)”的決策與處置。

在其出臺過(guò)程中，歷經(jīng)爭議與妥協(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)，如將已運行鍋爐的最長(cháng)使用期限“從30年縮短至20年”等。

另一方面，新立法的主要目標是實(shí)現供暖系統的去碳化，而目前絕大多數德國家庭仍舊使用化石燃料取暖。統計顯示，每2戶(hù)家庭中就有1戶(hù)使用天然氣取暖，每4戶(hù)家庭中就有1戶(hù)使用油汀取暖，要在2045年之前完全淘汰家庭供暖系統中的化石能源，需要一定的措施激勵民眾向低排放解決方案過(guò)渡。這個(gè)激勵如何給，才能在民眾需求與政府承擔中獲得平衡，同樣頗費思量。

最終出臺的“供暖法案”綜合了多方考慮，施行過(guò)程中則更加細致。例如，為鼓勵更換供暖系統，政府推出了一項全新的補貼計劃——自愿將供暖系統更換為65%可再生能源系統的住戶(hù)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%的獎勵。

根據規定，這項補貼總額不得超過(guò)申報成本的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)貸款獲得資金補貼，包括更換加熱器等；如果已經(jīng)在沒(méi)有資金補貼的情況下實(shí)施了供暖系統的更換，則可以通過(guò)納稅申報單抵消20%的更換成本。

不過(guò)，也有觀(guān)點(diǎn)認為，盡管有補貼，但組裝人工和新供暖系統的高昂價(jià)格仍會(huì )增加業(yè)主的經(jīng)濟負擔。

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

工業(yè)廢熱與地熱

新能源溫暖城市

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

2022年8月，德國漢堡易北河下的供熱隧道正式開(kāi)工。這條直徑4.5米的隧道和其配套地下設施將用于儲存漢堡南部工業(yè)區作業(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，在冬季為當地居民供熱。

據了解，該項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)區生產(chǎn)過(guò)程中的廢熱，并通過(guò)鹽水在地下儲存熱量，在需要供暖時(shí)輸送熱量。為此，工業(yè)區和城區兩端的豎井中需要安裝復雜的儲熱和輸熱系統。

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用，這也限制了其進(jìn)一步推廣。近年來(lái)，隨著(zhù)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)，受限于地下儲熱空間大小等問(wèn)題，目前建設中的易北河供熱隧道系統完工后，只能滿(mǎn)足6000戶(hù)人家的冬季使用需求；與此同時(shí)，這些系統的建設和維護成本卻不低。盡管工廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)和垃圾焚燒廠(chǎng)可以提供充足的廢熱，但要將這些熱量?jì)Υ娴?a href="http://www.yg06.cn/t/冬季.html" >冬季并運輸到城區，需要大量的地下儲熱設施和輸熱隧道。為減少儲存和長(cháng)距離輸送過(guò)程中的熱量損失，這些地下設施和隧道對埋深和襯砌都有較高的要求。

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

為此，德國企業(yè)聯(lián)合相關(guān)部門(mén)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熱設施，直接將漢堡市地下的沙質(zhì)含水層作為儲熱設施。這一看似大膽的計劃是建立在漢堡市特殊的地質(zhì)條件之上的——當地處于2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。在該計劃中，黏土層下方的含水層將被作為儲熱設施，來(lái)自工業(yè)區、發(fā)電廠(chǎng)、垃圾焚燒廠(chǎng)的廢熱會(huì )通過(guò)專(zhuān)用豎井輸入黏土層下方的含水層中進(jìn)行儲存，需要使用時(shí)再通過(guò)豎井抽取出來(lái)。

當然，地下含水層的儲熱能力不及人工建設的地下儲熱設施，將會(huì )帶來(lái)約1/3的能量損失。不過(guò)研究人員認為，這是一個(gè)可以接受的數字。含水層的溫度將保持在70℃—80℃，經(jīng)過(guò)處理后可以滿(mǎn)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，那么慕尼黑對地熱產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)日漸成熟。這里的中深層地熱能開(kāi)發(fā)起步于20世紀90年代，早期以淺層溫泉洗浴為主，在政府可再生能源激勵計劃的刺激下，2008年起進(jìn)入爆發(fā)式增長(cháng)階段。

慕尼黑市政公用事業(yè)公司是德國最大的市政能源供應商，2012年，該公司制訂了積極的地熱發(fā)展計劃。在過(guò)去的十幾年里，盡管存在區域和全球經(jīng)濟不確定性影響，慕尼黑地熱產(chǎn)業(yè)一直保持了較強的發(fā)展勢頭，地熱資源開(kāi)發(fā)深度從數百米到5000米不等，利用溫度從20℃到160℃，利用方式也從早期的洗浴轉變到以供暖、發(fā)電等規模開(kāi)發(fā)利用為主。

目前，慕尼黑地區共運行66個(gè)地熱項目，其中有21個(gè)供暖項目，地熱能為大約一半的市政區域供熱網(wǎng)絡(luò )供熱，供能約200兆瓦。這一數字有望在2035年翻一番，達到400兆瓦。

除了技術(shù)發(fā)展外，政府對民眾的科普也令地熱這一新能源更快地獲得市民認可。2006年—2009年，在國家地質(zhì)調查局支持下，萊布尼茨應用地球物理研究所開(kāi)發(fā)并負責運維開(kāi)放式“德國地熱信息系統”，以矢量地熱地圖為基礎，集成了熱儲溫度、深度、厚度和導水率等多項參數。感興趣的人可以方便地獲取德國許多地區的地熱地質(zhì)和地球物理數據，加深了解。

遺產(chǎn)建筑改造

“戴著(zhù)鐐銬的舞蹈”

數據顯示，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）。能源供給端的探索之外，德國在城市用能終端領(lǐng)域，通過(guò)新技術(shù)進(jìn)行了大范圍節能改造。

盡管在建筑技術(shù)、節能環(huán)保和生態(tài)建筑整體研究以及開(kāi)發(fā)應用方面，德國一直處于世界領(lǐng)先地位，但對遺產(chǎn)建筑的節能改造，也遇到諸多挑戰。

在德國，作為各州文物立法保護對象的建筑被稱(chēng)為遺產(chǎn)建筑，它涵蓋了住宅、教堂、劇院、市政廳、工廠(chǎng)、學(xué)校等建筑類(lèi)型，總數超過(guò)63萬(wàn)棟。

根據相關(guān)法規，文物保護這一公共利益高于其他公共利益。也就是說(shuō)，如果節約能源與文物保護這兩個(gè)公共利益發(fā)生沖突，那么應當優(yōu)先滿(mǎn)足文物保護需要。由此，在遺產(chǎn)建筑節能改造項目中，節能材料、實(shí)施方案等的選擇須更為謹慎，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(zhù)鐐銬的舞蹈”。

海因斯貝格教堂的改造項目是一個(gè)頗具代表性的成功案例。教堂位于德國北萊茵—威斯特伐利亞州，始建于1953年，主體為磚混結構，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。

對它的改造內容包括增加內保溫系統、增加節能窗戶(hù)、增加新風(fēng)系統以及更換供熱系統等。完工后，其供暖能耗直降75%。

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

安裝新窗戶(hù)同樣有講究。許多安裝于遺產(chǎn)建筑的窗戶(hù)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(hù)，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為文物價(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保溫層中。由于窗臺是內斜的，在進(jìn)行改造設計時(shí)，內斜部分被保溫材料填充至與原窗底框齊平。這一設計的巧思在于：窗框直接與保溫層相連，兩種保溫性能優(yōu)異的構件相連，避免出現過(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：解放日報 彭德倩