寒冬漸近，隨著氣溫不斷下降，提升供暖效率、給人們帶來更好的溫暖體驗，成為許多城市運行的重中之重。在全球第一個推出并踐行“建筑節(jié)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(jié)。

“供暖法案”推進

歷經(jīng)爭議與妥協(xié)

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

進口渠道的變化和能源價格波動都給德國國內(nèi)市場帶來了巨大影響，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”開始。

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

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

根據(jù)計劃，德國大城市（居民人數(shù)超過10萬）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）則必須在2028年前完成相應(yīng)指標。

這一供暖變革被認為是“能源變革”中最具挑戰(zhàn)性的核心內(nèi)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。

在其出臺過程中，歷經(jīng)爭議與妥協(xié)。如何提升可操作性和社會接受度，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，如將已運行鍋爐的最長使用期限“從30年縮短至20年”等。

另一方面，新立法的主要目標是實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的去碳化，而目前絕大多數(shù)德國家庭仍舊使用化石燃料取暖。統(tǒng)計顯示，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民眾向低排放解決方案過渡。這個激勵如何給，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，施行過程中則更加細致。例如，為鼓勵更換供暖系統(tǒng)，政府推出了一項全新的補貼計劃——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4萬歐元的民眾可以為每個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20年的鍋爐，還可額外獲得20%的獎勵。

根據(jù)規(guī)定，這項補貼總額不得超過申報成本的70%，最高限額為2.1萬歐元。

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

不過，也有觀點認為，盡管有補貼，但組裝人工和新供暖系統(tǒng)的高昂價格仍會增加業(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，希望通過頂層設(shè)計給更多人一個綠色而溫暖的冬天。

工業(yè)廢熱與地熱

新能源溫暖城市

隨著技術(shù)發(fā)展，越來越多的新能源從理論、實驗室階段進入應(yīng)用領(lǐng)域。

2022年8月，德國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)施將用于儲存漢堡南部工業(yè)區(qū)作業(yè)過程中產(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?shù)鼐用?a href="http://m.622810.cn/t/供熱.html" >供熱。

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

過去，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，這也限制了其進一步推廣。近年來，隨著熱交換器技術(shù)的進步，廢熱收集效率比過去提高了20%—50%，使工業(yè)廢熱為整個城市供暖成為可能。

不過，受限于地下儲熱空間大小等問題，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，這些系統(tǒng)的建設(shè)和維護成本卻不低。盡管工廠、發(fā)電廠和垃圾焚燒廠可以提供充足的廢熱，但要將這些熱量儲存到冬季并運輸?shù)匠菂^(qū)，需要大量的地下儲熱設(shè)施和輸熱隧道。為減少儲存和長距離輸送過程中的熱量損失，這些地下設(shè)施和隧道對埋深和襯砌都有較高的要求。

對于漢堡市500萬的人口來說，要建一套可以滿足整個城市居民冬季供暖需求的廢熱供暖系統(tǒng)，無論是地下工程的施工難度還是建設(shè)成本，都過于巨大。

為此，德國企業(yè)聯(lián)合相關(guān)部門提出了一個全新的未來發(fā)展方向，即不建造人工地下儲熱設(shè)施，直接將漢堡市地下的沙質(zhì)含水層作為儲熱設(shè)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?shù)靥幱?個沙質(zhì)含水層之上，2個含水層中間有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(shè)施，來自工業(yè)區(qū)、發(fā)電廠、垃圾焚燒廠的廢熱會通過專用豎井輸入黏土層下方的含水層中進行儲存，需要使用時再通過豎井抽取出來。

當然，地下含水層的儲熱能力不及人工建設(shè)的地下儲熱設(shè)施，將會帶來約1/3的能量損失。不過研究人員認為，這是一個可以接受的數(shù)字。含水層的溫度將保持在70℃—80℃，經(jīng)過處理后可以滿足供暖需求。

如果說漢堡的工業(yè)廢熱供暖處于試水階段，那么慕尼黑對地熱產(chǎn)業(yè)的開發(fā)已經(jīng)日漸成熟。這里的中深層地熱能開發(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年起進入爆發(fā)式增長階段。

慕尼黑市政公用事業(yè)公司是德國最大的市政能源供應(yīng)商，2012年，該公司制訂了積極的地熱發(fā)展計劃。在過去的十幾年里，盡管存在區(qū)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)共運行66個地熱項目，其中有21個供暖項目，地熱能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(diào)查局支持下，萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所開發(fā)并負責運維開放式“德國地熱信息系統(tǒng)”，以矢量地熱地圖為基礎(chǔ)，集成了熱儲溫度、深度、厚度和導水率等多項參數(shù)。感興趣的人可以方便地獲取德國許多地區(qū)的地熱地質(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，通過新技術(shù)進行了大范圍節(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，德國一直處于世界領(lǐng)先地位，但對遺產(chǎn)建筑的節(jié)能改造，也遇到諸多挑戰(zhàn)。

在德國，作為各州文物立法保護對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、學校等建筑類型，總數(shù)超過63萬棟。

根據(jù)相關(guān)法規(guī)，文物保護這一公共利益高于其他公共利益。也就是說，如果節(jié)約能源與文物保護這兩個公共利益發(fā)生沖突，那么應(yīng)當優(yōu)先滿足文物保護需要。由此，在遺產(chǎn)建筑節(jié)能改造項目中，節(jié)能材料、實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法適用于遺產(chǎn)建筑，可以說是“戴著鐐銬的舞蹈”。

海因斯貝格教堂的改造項目是一個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(jié)構(gòu)，凈高約10米，外立面采用具有典型時代特色的紅磚，是許多人旅游打卡的勝地。

對它的改造內(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)人員對改造方案的仔細斟酌。由于長久暴露在外，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)保溫無法連續(xù)安裝，而保溫斷開處有產(chǎn)生冷凝水的風險，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為文物價值需要被保留。于是，改造時不做減法，新增保溫窗安裝于內(nèi)保溫層中。由于窗臺是內(nèi)斜的，在進行改造設(shè)計時，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