德國老建筑的節(jié)能改造
  新建筑節(jié)能法規(guī)對老建筑的節(jié)能改造也采取了一些強(qiáng)制措施,例如新建筑節(jié)能法規(guī)要求對舊的鍋爐進(jìn)行強(qiáng)制性改造,改造完成期限取決于鍋爐的類型,但至2008年所有鍋爐必須全部改造完成。根據(jù)德國相關(guān)部門的統(tǒng)計,德國家庭的平均能源消耗中,供熱能耗是最大的,占到49%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽車35%的能耗。因此,德國老建筑的節(jié)能改造也主要集中在建筑熱絕緣性能的改造上。
Sabine Glaser公寓節(jié)能改造
  從外觀上看,德國路德維希港的公寓樓Sabine Glaser與大街上其他樓房并無二致。但這座具有70年歷史的老樓房并非如呈現(xiàn)在眼前的外觀那樣簡單,它是德國第一座從大能耗住宅改建為節(jié)能住宅的舊樓房。由于最新絕緣技術(shù)和建筑技術(shù)的應(yīng)用,Sabine Glaser100平方米公寓的供暖賬單從每年700歐元猛減至每年100歐元。
  為一座老房子供暖,每年每平方米將消耗掉相當(dāng)于20升油的能源,并導(dǎo)致每平方米產(chǎn)生60公斤的二氧化碳,F(xiàn)在,這所房子被授予“3升房”的稱號,屋如其名,改造后的Sabine Glaser每年每平方米消耗的能源相當(dāng)于3升油,與以前20升的能耗相比,建筑能耗實現(xiàn)了大幅度降低。
  德國新的建筑節(jié)能法規(guī)EnEV規(guī)定,新建建筑和改建建筑每平方米耗油量必須低于7升。不過,化工公司BASF在Sabine Glaser公寓樓的節(jié)能改造中制定了更大的節(jié)能目標(biāo),讓一座舊物業(yè)的節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最新的德國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
  改造后的公寓裝有150多個傳感器,用于監(jiān)控室溫、建筑的能量流和空氣質(zhì)量,以便對能源消耗和熱損失進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。例如,當(dāng)住戶出去度假時,研究者經(jīng)過一年的測試,發(fā)現(xiàn)能耗實際上小于每平方米3升。
新型節(jié)能材料
  絕緣材料在大幅度降低房屋燃料消耗方面起著最重要的作用。建筑外墻被加上了20cm厚的NEOPOR板,這是由BASF公司開發(fā)的一種新型熱絕緣材料。這種基于聚苯乙烯的材料含有可以形成熱反射的石墨微片,使熱輻射很難穿透建筑物。
  NEOPOR的熱傳導(dǎo)性遠(yuǎn)低于普通住宅建筑中常用的泡沫聚苯乙烯,這樣只需要相當(dāng)于傳統(tǒng)聚苯乙烯絕緣材料一半的數(shù)量,NEOPOR絕緣材料便可達(dá)到相同的熱絕緣效果,這對空心墻間幾乎沒有空隙的舊樓房而言極為理想。房屋原有的屋頂和天花板中的絕緣材料也由NEOPOR取代。據(jù)計算,生產(chǎn)一塊面積為1m2、厚為20cm的NEOPOR熱絕緣板大約需要10升原油,但是評估顯示,它可以在50年的時間內(nèi)節(jié)約大約1200升的供暖用油。
  房屋的內(nèi)墻涂有一層特殊的石膏,有助于夏天房間不使用空調(diào)的情況下就可以保持涼爽。這種石膏也是由BASF設(shè)計,石膏含有充滿蠟粒的微囊體,蠟粒中儲存潛熱,如果外面溫度很熱,蠟就融化從而吸收熱量,而不會讓室內(nèi)溫度升高。試驗顯示,2cm厚的新石膏涂層與20cm厚的木磚墻具有相同的熱吸收能力。
減少熱橋效應(yīng)
  除了重點對建筑熱絕緣性能進(jìn)行改造,設(shè)計者也致力于減少“熱橋”效應(yīng),像穿過絕緣材料的螺栓和螺釘會傳導(dǎo)熱量。例如,為將熱損失降至最低,公寓的陽臺采用單獨的獨立結(jié)構(gòu)設(shè)計,而不是用螺栓直接固定在建筑物上。此外,窗戶采用三層玻璃,熱損失比單層玻璃減少5倍,窗框由塑料制成,內(nèi)有隔熱聚亞安酯。大窗戶還起到另一個重要的作用,它既可以增加進(jìn)入臥室與客廳的自然光,也可以增加太陽熱輻射使得南向房間溫度升高。
  雖然房屋實際上是密封的,但節(jié)能通風(fēng)系統(tǒng)為居住者提供了新鮮空氣。不新鮮熱空氣從廚房和衛(wèi)生間被抽進(jìn)頂樓的一個熱交換器,并將85%的熱量轉(zhuǎn)換成新鮮空氣。然后這些新鮮空氣在送入居室和臥室之前再被加熱。研究人員還監(jiān)控部分公寓產(chǎn)生的二氧化碳量,以判斷通風(fēng)系統(tǒng)工作是否正常。如果二氧化碳濃度太高,則表明需要提高通風(fēng)率;如果太低,則可減少通風(fēng)率,以節(jié)省費用。
  BASF計劃明年在地下室安裝聚合體電解膜燃料電池用于發(fā)電,以減少溫室效應(yīng)氣體的排放。這種微型發(fā)電設(shè)備首先將天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N富含氫氣的氣體,然后這種氣體被抽進(jìn)燃料電池并產(chǎn)生電流。BASF在德國路德維希港“3升房”的投資是500歐元/平方米,但隨著價值4000億歐元的舊房改造市場正在開始浮現(xiàn),很明顯這家公司的投資是物有所值。
BASF不是惟一開發(fā)節(jié)能建筑材料的公司。德國斯圖加特市Fraunhofer建筑物理學(xué)研究所的一位建筑物理學(xué)家Norbert Konig與其同事研發(fā)了一種新型的雙層玻璃,名為T-OPAL,高溫時它不傳熱,以防樓房在夏天時過熱,F(xiàn)在的玻璃建筑(如花房、溫室和寫字樓)普遍裝有百葉窗或空調(diào),這樣即使在熱天時屋內(nèi)也能保持舒適溫度。而T-OPAL相對來說更便宜,其成本只有相同面積百葉窗價格的1/10。這種新型雙層玻璃的絕緣間隙填充有一種被稱為“熱光聚合體”的物質(zhì),其光學(xué)性能可隨溫度而改變。天冷時,聚合體以晶體形式存在并傳導(dǎo)光,而天熱時,聚合體發(fā)生相變,成為融化狀態(tài),其反射的光線和紅外線輻射比它傳導(dǎo)的還要多。目前這種玻璃已由Fraunhofer研究所申請了專利。
  Konig的斯圖加特同事還開發(fā)了一種由回收玻璃制成的無機(jī)熱絕緣體,代替聚苯乙烯和礦棉,因為如果使用不當(dāng),后兩者會引起呼吸問題。玻璃碎片被研磨后與膨化劑相混合,產(chǎn)生一種可塑形的粒狀物質(zhì)。在熱處理的最后階段,膨脹的玻璃顆粒粘合在一起,產(chǎn)生一種導(dǎo)熱性較低的多孔絕緣體。這種新型材料被稱為REAPOR,可耐高壓,因而可與其他設(shè)備和裝置裝配在一起。Konig認(rèn)為,對建筑物理學(xué)家來說,重要的是研發(fā)實用的材料,既符合建筑規(guī)范又符合建筑公司的預(yù)算。
  那么,有沒有可能以普通住宅的價錢建造環(huán)保住宅呢?建筑師Bill Dunster認(rèn)為是可能的,但關(guān)鍵是在設(shè)計過程,每個決定都要考慮到可再生能源和節(jié)能設(shè)計,而不是把它們寄希望于增加昂貴的設(shè)備來實現(xiàn)。