為了更好地執(zhí)行中德合作項目“既有建筑節(jié)能改造”中產(chǎn)業(yè)合作部分工作內(nèi)容，筆者有幸作為項目執(zhí)行單位中國建筑材料科學(xué)研究總院考察團成員不久前赴德國進行了節(jié)能建筑與產(chǎn)品的調(diào)研。德國的建筑節(jié)能經(jīng)歷了一個循序漸進的過程，1995年頒布保溫法（WschVo1995）中規(guī)定建筑供熱能耗為110kwh/m2a，2002年頒布節(jié)能法（EnEV2002）中規(guī)定供熱能耗75kwh/m2a，現(xiàn)在正在積極發(fā)展低能耗和超低能耗房屋如太陽能被動式房屋（供熱能耗為15kw.h/m2a）等，以零能耗、零排放住房為未來目標(biāo)。筆者將德國三種最為典型的節(jié)能建筑介紹給大家。
日光溫室
此日光溫室建于1994年，目前已運行12年，它模仿向日葵的原理，可以根據(jù)陽光的角度進行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)角度可達到400度。此建筑主體為圓形木質(zhì)結(jié)構(gòu)。建筑的旋轉(zhuǎn)裝置運用軸承+滾珠的原理，以利用最少的能量進行旋轉(zhuǎn)，耗電低。向陽面主體為玻璃幕墻，并結(jié)合真空集熱管、太陽能集熱器等設(shè)備以利用太陽能；背光面為保溫墻體。夏天時玻璃幕墻背光，隨太陽轉(zhuǎn)動；冬天時玻璃幕墻向陽，隨太陽轉(zhuǎn)動。房屋和頂部太陽能集熱器分別轉(zhuǎn)動，太陽能集熱器每天隨著陽光角度不同而轉(zhuǎn)動，房屋根據(jù)季節(jié)和陽光角度不同而轉(zhuǎn)動。
頂部的太陽能集熱器發(fā)電量是房屋總電耗的5～6倍。該建筑建造時遵循的原則為：盡量用再生能源、所有電器不使用時處于待機狀態(tài)，有3個類似原理建成的建筑。
萬板被動房屋
通過這次考察，我們接觸到一個全新的節(jié)能概念——“被動房屋”，被動房屋意味著房屋基本不需要去主動供應(yīng)能量，每年單位面積供熱能耗僅為15度電，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前德國的標(biāo)準(zhǔn)75度電。
在德國，被動房屋的發(fā)展已經(jīng)歷了十幾年。德國在上個世紀(jì)九十年代末建立了第一個真正的被動房屋，目前，德國已有4000~6000單元房為被動房屋。
此建筑建于1999年，為德國第一家被動房屋多戶住宅，每戶為90平方米的三居室，主體為木質(zhì)結(jié)構(gòu)每平米供熱能耗僅為15kwh/年。此房屋建筑成本僅比普通房屋高7%%，運行成本非常低，利用太陽能供熱，供電可自給自足，2004年全年一戶的供暖、供水、供電僅為114歐元，房屋增量成本回收期為10年～12年。該房屋所采取的技術(shù)措施有：房屋朝南；樓間距大，保證陽光照射；采用了外墻保溫系統(tǒng)；屋面保溫與外墻相同；內(nèi)墻用了隔火板；門窗采用三層玻璃，白色隔熱框，玻璃鑲嵌在木質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使用白色密封條。地面一層與地下室之間采用40厘米PU保溫；供電、供暖、供熱、供水等管理也采取了保溫措施。
通風(fēng)系統(tǒng)采用板式換熱器。如外部空氣為-20℃，進入到房間的空氣為16℃，不需要開窗換氣，節(jié)省能源1/5。在室內(nèi)能源方面，各種放熱全部利用于建筑，內(nèi)部取能提供50%%的能源。
Energon被動房屋
我們參觀了被動房屋研究所，該研究所成立以來一直致力于被動房屋的研究和設(shè)計，還為德國被動房屋頒發(fā)證書，并建立了德國被動房屋數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站。目前德國一工程師正在中國建被動房屋，如果將來建成，他們也希望可以將數(shù)據(jù)傳給他們，可在網(wǎng)上公布。據(jù)悉，為使房屋達到低能耗，被動房屋應(yīng)從保溫性能、三層玻璃、通風(fēng)系統(tǒng)的熱回收率、圍護結(jié)構(gòu)的氣密性好、防止熱橋效應(yīng)五個方面進行控制。通過以上幾個方面，達到被動房屋最終的基本衡量指標(biāo)。
該研究所還給出了以下幾個人們?nèi)菀缀鲆暤膯栴}：如外墻保溫，德國冬天平均最低溫度為-5℃，根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定EPS厚度≥15厘米，但通常20厘米最為保險。其次是，防止熱橋和霉斑。第三，窗戶安裝在保溫層中，而不是砼層中。窗戶玻璃中放入干燥劑，吸蒸餾水用。第四，用膨脹珍珠巖等制成隔熱地基。
Ulm的Energon被動房屋是目前世界上最大的被動節(jié)能辦公大樓，外形為曲面三角形的五層建筑。建筑供暖能耗為15kWh/m2a。此建筑具有以下技術(shù)特征：在建筑圍護結(jié)構(gòu)方面：結(jié)構(gòu)為砼和木質(zhì)混合結(jié)構(gòu)；建筑外墻50%為玻璃，光照過強時百葉窗會自動降下；50%%保溫外墻。屋面天窗設(shè)有自動百葉窗系統(tǒng)，中午光照過強時，會自動閉合。窗戶百葉窗自動升降，上部進光，下部閉合。外墻由里向外四厚木板、礦棉保溫層、厚木板、防水層、砂漿層組成。樓板由28厘米砼樓板組成，從下向上約10厘米處為預(yù)埋管道（通水）通到地下（100米），通過地?zé)岷偷乩湔{(diào)節(jié)水和空氣的溫度。
屋面、外墻、底層地板、窗戶等不同建筑部位保溫性能均達到該研究所給出的標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)最初設(shè)計，此樓每年一次能源消耗為120kwh/m2，通過收集建成以來3年的能耗運行指標(biāo)，實際值僅為70kWh/m2。
據(jù)德國《建筑費用索引》，Energon被動辦公樓無論從建筑費用還是運行費用上，都明顯低于普通辦公大樓，可見，并非節(jié)能的被動房屋就意味著高費用。此樓從最初的規(guī)劃時就進行了優(yōu)化設(shè)計，并選用低造價且有效節(jié)能的建材，以達到最終建筑造價低且能耗低的目標(biāo)。且此樓設(shè)備機房的面積僅占房屋總面積的5%，而一般建筑空調(diào)等設(shè)備占總面積的20%左右。普通辦公大樓運行費用為：每月2.5~3歐元/平米（電費）；建筑費用：1200歐元/平方米（毛坯，不含設(shè)備）→1800～2000歐元/平方米（裝修+暖通等）。Energon被動辦公樓：建筑費用：僅1400歐/平米（全部費用），運行費用：每月0.75歐元/平米（電費）。被動房屋還充分利用了太陽能。屋頂有光電設(shè)備，膜式太陽能集熱板有兩種功能：光電轉(zhuǎn)換和屋面密封層。一般光電轉(zhuǎn)化效率：16%；此建筑式太陽能集熱板光電轉(zhuǎn)化效率3%～4%。
德國在建筑節(jié)能和建筑節(jié)能改造方面具有先進方案和理念，我們應(yīng)根據(jù)中國實際情況，借鑒他們的先進經(jīng)驗，推進我國的建筑節(jié)能及既有建筑節(jié)能改造工作。
日光溫室
此日光溫室建于1994年，目前已運行12年，它模仿向日葵的原理，可以根據(jù)陽光的角度進行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)角度可達到400度。此建筑主體為圓形木質(zhì)結(jié)構(gòu)。建筑的旋轉(zhuǎn)裝置運用軸承+滾珠的原理，以利用最少的能量進行旋轉(zhuǎn)，耗電低。向陽面主體為玻璃幕墻，并結(jié)合真空集熱管、太陽能集熱器等設(shè)備以利用太陽能；背光面為保溫墻體。夏天時玻璃幕墻背光，隨太陽轉(zhuǎn)動；冬天時玻璃幕墻向陽，隨太陽轉(zhuǎn)動。房屋和頂部太陽能集熱器分別轉(zhuǎn)動，太陽能集熱器每天隨著陽光角度不同而轉(zhuǎn)動，房屋根據(jù)季節(jié)和陽光角度不同而轉(zhuǎn)動。
頂部的太陽能集熱器發(fā)電量是房屋總電耗的5～6倍。該建筑建造時遵循的原則為：盡量用再生能源、所有電器不使用時處于待機狀態(tài)，有3個類似原理建成的建筑。
萬板被動房屋
通過這次考察，我們接觸到一個全新的節(jié)能概念——“被動房屋”，被動房屋意味著房屋基本不需要去主動供應(yīng)能量，每年單位面積供熱能耗僅為15度電，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前德國的標(biāo)準(zhǔn)75度電。
在德國，被動房屋的發(fā)展已經(jīng)歷了十幾年。德國在上個世紀(jì)九十年代末建立了第一個真正的被動房屋，目前，德國已有4000~6000單元房為被動房屋。
此建筑建于1999年，為德國第一家被動房屋多戶住宅，每戶為90平方米的三居室，主體為木質(zhì)結(jié)構(gòu)每平米供熱能耗僅為15kwh/年。此房屋建筑成本僅比普通房屋高7%%，運行成本非常低，利用太陽能供熱，供電可自給自足，2004年全年一戶的供暖、供水、供電僅為114歐元，房屋增量成本回收期為10年～12年。該房屋所采取的技術(shù)措施有：房屋朝南；樓間距大，保證陽光照射；采用了外墻保溫系統(tǒng)；屋面保溫與外墻相同；內(nèi)墻用了隔火板；門窗采用三層玻璃，白色隔熱框，玻璃鑲嵌在木質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使用白色密封條。地面一層與地下室之間采用40厘米PU保溫；供電、供暖、供熱、供水等管理也采取了保溫措施。
通風(fēng)系統(tǒng)采用板式換熱器。如外部空氣為-20℃，進入到房間的空氣為16℃，不需要開窗換氣，節(jié)省能源1/5。在室內(nèi)能源方面，各種放熱全部利用于建筑，內(nèi)部取能提供50%%的能源。
Energon被動房屋
我們參觀了被動房屋研究所，該研究所成立以來一直致力于被動房屋的研究和設(shè)計，還為德國被動房屋頒發(fā)證書，并建立了德國被動房屋數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站。目前德國一工程師正在中國建被動房屋，如果將來建成，他們也希望可以將數(shù)據(jù)傳給他們，可在網(wǎng)上公布。據(jù)悉，為使房屋達到低能耗，被動房屋應(yīng)從保溫性能、三層玻璃、通風(fēng)系統(tǒng)的熱回收率、圍護結(jié)構(gòu)的氣密性好、防止熱橋效應(yīng)五個方面進行控制。通過以上幾個方面，達到被動房屋最終的基本衡量指標(biāo)。
該研究所還給出了以下幾個人們?nèi)菀缀鲆暤膯栴}：如外墻保溫，德國冬天平均最低溫度為-5℃，根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定EPS厚度≥15厘米，但通常20厘米最為保險。其次是，防止熱橋和霉斑。第三，窗戶安裝在保溫層中，而不是砼層中。窗戶玻璃中放入干燥劑，吸蒸餾水用。第四，用膨脹珍珠巖等制成隔熱地基。
Ulm的Energon被動房屋是目前世界上最大的被動節(jié)能辦公大樓，外形為曲面三角形的五層建筑。建筑供暖能耗為15kWh/m2a。此建筑具有以下技術(shù)特征：在建筑圍護結(jié)構(gòu)方面：結(jié)構(gòu)為砼和木質(zhì)混合結(jié)構(gòu)；建筑外墻50%為玻璃，光照過強時百葉窗會自動降下；50%%保溫外墻。屋面天窗設(shè)有自動百葉窗系統(tǒng)，中午光照過強時，會自動閉合。窗戶百葉窗自動升降，上部進光，下部閉合。外墻由里向外四厚木板、礦棉保溫層、厚木板、防水層、砂漿層組成。樓板由28厘米砼樓板組成，從下向上約10厘米處為預(yù)埋管道（通水）通到地下（100米），通過地?zé)岷偷乩湔{(diào)節(jié)水和空氣的溫度。
屋面、外墻、底層地板、窗戶等不同建筑部位保溫性能均達到該研究所給出的標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)最初設(shè)計，此樓每年一次能源消耗為120kwh/m2，通過收集建成以來3年的能耗運行指標(biāo)，實際值僅為70kWh/m2。
據(jù)德國《建筑費用索引》，Energon被動辦公樓無論從建筑費用還是運行費用上，都明顯低于普通辦公大樓，可見，并非節(jié)能的被動房屋就意味著高費用。此樓從最初的規(guī)劃時就進行了優(yōu)化設(shè)計，并選用低造價且有效節(jié)能的建材，以達到最終建筑造價低且能耗低的目標(biāo)。且此樓設(shè)備機房的面積僅占房屋總面積的5%，而一般建筑空調(diào)等設(shè)備占總面積的20%左右。普通辦公大樓運行費用為：每月2.5~3歐元/平米（電費）；建筑費用：1200歐元/平方米（毛坯，不含設(shè)備）→1800～2000歐元/平方米（裝修+暖通等）。Energon被動辦公樓：建筑費用：僅1400歐/平米（全部費用），運行費用：每月0.75歐元/平米（電費）。被動房屋還充分利用了太陽能。屋頂有光電設(shè)備，膜式太陽能集熱板有兩種功能：光電轉(zhuǎn)換和屋面密封層。一般光電轉(zhuǎn)化效率：16%；此建筑式太陽能集熱板光電轉(zhuǎn)化效率3%～4%。
德國在建筑節(jié)能和建筑節(jié)能改造方面具有先進方案和理念，我們應(yīng)根據(jù)中國實際情況，借鑒他們的先進經(jīng)驗，推進我國的建筑節(jié)能及既有建筑節(jié)能改造工作。
