1、德國新世紀城市節(jié)能住宅(zhzhi)設計The Research on the Energy-efficient Housing Design of New Century in Germany摘要(zhiyo)：以德國2002年能源(nngyun)節(jié)約法頒布后的城市節(jié)能住宅設計為研究對象，在闡釋對其設計背景、條件。類型的基礎上 著重分析了其節(jié)能手段和城市設計意圖 并總結(jié)出德國城市節(jié)能住宅的特點、趨勢以及對中國節(jié)能住宅設計的啟示。Abstract: This PowerPoint targets the energy-efficient housing design in the urban

2、environment after EnEV 2002 as main research object. Through the cases study , the back-grounds, conditions and typology of urban energy-efficient housing design are analyzed ,as well as the characters summarized . Also the writer gives a critical and comparative think on the energy-efficient housin

3、g design in China! 關鍵詞：節(jié)能住宅 德國城市住宅 低能耗設計Key words: Energy-efficient housing, German unban housing, lower energy consumption design. 德國節(jié)能住宅發(fā)展背景及市郊節(jié)能住宅實踐經(jīng)驗歷史背景德國的石油資源匱乏 幾乎完全依賴進口 在上世紀70年代的石油危機中 德國曾一度只能依賴碳排放量極大的煤炭和環(huán)境隱患巨大的核能提供主要能源 石油危機之后 煤炭能源的高環(huán)境負擔和國內(nèi)環(huán)保主義者對核能的抵制，加上石油價格持續(xù)波動使德國政府意識到 一方面提高能源利用效率 另一方面開發(fā)和利用更安

4、全的環(huán)境友好型新能源刻不容緩 在這一背景下 德國政府從20世紀70年代末期開始立法限制建筑能耗 并出臺政策扶植新能源利用 由于德國所處的緯度較高，冬季嚴寒 住宅建筑的能耗最主要是用于冬季采暖和提供熱水 而建筑和外界的熱傳導造成的熱能損失則是建筑節(jié)能主要的控制對象。1977年第一步保溫法規(guī)WSVO頒布 其中嚴格規(guī)范了建筑物保溫構造做法，通過規(guī)定建筑墻體的最大允許傳熱系數(shù)、窗墻比、體形系數(shù)來控制建筑物熱能損失。2002年具有里程碑意義的能源節(jié)約法EnEV2002 頒布執(zhí)行。其中規(guī)定漸進但雄心勃勃的節(jié)能目標。提出更全面的建筑節(jié)能評價體系，首次以建筑年單位面積的一次能源能耗值Qp和整體終端能耗值Qe作

5、為控制標準，并以WSVO95為基礎提出進一步節(jié)能30%。將低能耗住宅的標準定為Qp70kWh/a此外，德國政府還通過政策資助新建或改造了一大批低能耗新能源的住宅試驗區(qū)，探索建筑節(jié)能技術以及太陽能等新能源的應用。20世紀80年代90年代末，德國就已經(jīng)有超過180個生態(tài)節(jié)能住區(qū)試點，時間規(guī)模居歐洲首位。使用高效(o xio)節(jié)能的供暖終端和通風換氣(hun q)設備 通過(tnggu)近30年的低能耗住宅實踐，德國在住宅建筑節(jié)能技術和住區(qū)節(jié)能規(guī)劃上取得了豐富的經(jīng)驗，出于對造價等成本的考慮，這些實驗性的低能耗住宅（區(qū)）絕大多數(shù)興建在城市邊緣用地相對寬裕的市郊地區(qū)。其中比較有代表性的是柏林Heinri

6、ch-Boll住宅區(qū) Am Petersberg和Am Grunewald住宅區(qū)、弗萊堡Vauban住宅區(qū)、漢諾威世博低能耗住宅新城等等。通過對這些實踐案例的分析 可以總結(jié)出德國市郊低能耗住宅設計取得的一些經(jīng)驗提高圍護結(jié)構保溫性能圍護結(jié)構的保溫是住宅建筑節(jié)能的核心，不僅包括建筑的外墻體保溫、減少熱傳導，還包括屋頂、門窗以及地基的保溫和減少熱橋，德國歷次保溫法規(guī)都對外墻 屋頂?shù)谋貙雍穸取⑼瓿善返膶嵯禂?shù)上限以及保溫構造做了嚴格的規(guī)定，同時利用工業(yè)化程度高的國情優(yōu)勢，德國低能耗住宅還嘗試諸如工廠預制件等標準化生產(chǎn)建造方式，探索建筑外墻保溫新方法。如位于柏林-契冷多夫區(qū)（Berlin-Zehlen

7、dorf）的Am Grunewald低能耗住宅區(qū)1999建成 除了在住宅屋頂做覆土種植屋面做覆土種植屋面以增強屋頂保溫外，還采用工廠預制雙層混凝土殼體外墻內(nèi)嵌聚苯乙烯板的標準化外墻生產(chǎn)建造方式，小區(qū)內(nèi)14棟4層住宅采用完全相同的平立面設計，標準化的設計有利于控制外墻導熱系數(shù)，減少由不同材料交接或建造過程的不嚴密產(chǎn)生的熱橋。德國勞動力成本較高，因此大規(guī)模的預制件生產(chǎn)也可以提高節(jié)能住宅的建設速度，降低低能耗住宅建造成本，并提高市場接受度。使用高效節(jié)能的供暖終端和通風換氣設備德國冬季嚴寒，供暖期近半年，因而終端設備的供熱效率非常重要，如在柏林Heinrich-Boll居住區(qū)的住宅1999 就嘗試采用

8、了外墻內(nèi)表面粘土抹面加墻面供暖系統(tǒng)的新采暖設備布置方式。另外，由于冬季室內(nèi)需要換氣，自然通風和一般中央機械通風都會造成很大的室內(nèi)熱能損失，因此在低能耗住宅區(qū)內(nèi)，建筑通風普遍使用具有熱回收功能的中央通風設備。這類通風設備通過構造設計能有效地將室內(nèi)排出風的溫度傳遞給進入風，減少因加熱較冷的新風而消耗的額外熱量。如在柏林Am Pe-tersberg住宅區(qū)安裝的熱量回收通風系統(tǒng)就可以有效減少80%的熱能損失。采用太陽能輔助采暖和太陽能光伏板供電太陽能設備在眾多低能耗住宅區(qū)內(nèi)得到了廣泛的實驗，所應用的太陽能采集設備主要分為兩類：太陽能光伏板、太陽能平板集熱器在柏林(bi ln)市郊(shjio)Hein

9、rich-Boll 住宅區(qū)示范性的采用(ciyng)了太陽能光伏板設備為小區(qū)用戶提供電能、小區(qū)內(nèi)三棟朝南住宅屋頂鋪設1360光伏板，1999距今十余年累計為居民同樂超過1200MWh的電能，相當于小區(qū)216戶居民一整年的采暖能耗量，值得一提的是，建造商在小區(qū)入口位置架設一塊電子顯示板。實時的顯示當前光伏板功率，累計輸出電量，還將其轉(zhuǎn)換為相應的CO2排放量，以清晰準確直觀的方式向居民和來訪者傳達采用新能源的意義，提高新能源的市場接受度同樣在柏林的Am Petersberg住宅區(qū)和Am Grunewald住宅區(qū)則使用了另一種方式利用太陽能，這兩個相鄰而建的姐妹住宅區(qū)的建筑和節(jié)能方案為聯(lián)邦資助的住宅

10、競賽中的獲勝方案，采用了低能耗建筑技術和創(chuàng)新的供暖系統(tǒng)，即在城區(qū)供暖網(wǎng)基礎上嫁接太陽能輔助供暖設備形成小區(qū)內(nèi)部供暖網(wǎng)，以Am petersberg住宅區(qū)為例，通過熱能中繼站使小區(qū)3棟住宅屋頂架設的太陽能集熱器與接入小區(qū)的城區(qū)供暖網(wǎng)相連，并使小區(qū)可在太陽能設備和區(qū)域供暖網(wǎng)間切換，此外。這套太陽能設備還滿足小區(qū)50%的熱水需求制定因地制宜的多種低能耗住宅標準通過長期的實踐，目前在德國形成了幾種主要的低能耗住宅指標，按單位面積的年能耗水平可以分為低能耗住宅，增強型低能耗住宅，被動式住宅，零耗能以及主動住宅。在居住區(qū)規(guī)劃中，根據(jù)基地條件不同，選擇相應的節(jié)能目標，在鼓勵被動式住宅的同時漸進的推進大范圍的

11、住宅節(jié)能例如位于德國南部弗萊堡的Vauban住宅區(qū)1993規(guī)劃 2006建成 混合建造了四種低能耗住宅，并且在朝向和日照條件良好的位置建造92套被動式住宅以及9套實驗性主動住宅建設規(guī)模化的可持續(xù)基礎設施和無車社區(qū)弗萊堡Vauban居住區(qū)制定了一套完整的可持續(xù)能源方案。整個住區(qū)覆蓋城區(qū)供暖網(wǎng)、熱站的燃料由80%的環(huán)保木屑廢料和20%的天然氣組成。同時Vauban住區(qū)是歐洲最大的太陽能住區(qū)之一，覆蓋有2500的太陽能光伏板和500的太陽能集熱器，為小區(qū)提供持續(xù)干凈的能源，此外，小區(qū)還設計了雨水回收系統(tǒng)，收集的雨水在處理中心同生活污水一起進行發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣供居民廚房使用。完善的可達性城市設計和公共

12、交通也是大型節(jié)能住區(qū)的重要組成部分，Vauban住區(qū)以兩條公用線路和一條有軌電車與城市相連。小區(qū)的商業(yè)配套設施不拘緊湊，步行可達。小區(qū)內(nèi)的汽車使用被嚴格顯示，絕大多是地方禁止車輛長時間停放，而且稱量必須停放在小區(qū)外的太陽能集中停車庫內(nèi)，通過減少私家汽車的使用。住區(qū)的整體能源消耗得以進一步降低。德國城市節(jié)能住宅的設計條件通過上書研究不難發(fā)現(xiàn)，德國的節(jié)能住宅實踐已經(jīng)積累豐富的經(jīng)驗 低能耗住宅標準和技術也相當成熟 然而節(jié)能住宅的推廣是一個漸進的過程，由于成本等經(jīng)濟原因的市場接受度等社會原因 上世紀德國節(jié)能住宅的主戰(zhàn)場仍是在綠樹成蔭的郊區(qū) 進入新世紀后 隨著2002年能源節(jié)約法EvEV頒布等一系列相關

13、條件的成熟，節(jié)能住宅實踐已逐漸呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)入城市的趨勢的趨勢客觀條件2002年第一(dy)部能源(nngyun)節(jié)約法頒布實施，同時提出了在住宅建筑中推行能源認證制度(zhd)，要求所有新建和改建的建筑必須在取得能源認證證書并低于EnEV的一次能源消耗上限要求后才能建造、出售、出租。能源證書上將清楚詳細的標出該建筑單位面積的年平均采暖能耗值和相應的一次能源消耗值、供消費者參考。這項法規(guī)頒布后，無論是市郊還是內(nèi)城的新建住宅建筑，都必須做到低能耗，從某種意義上說，這給內(nèi)城的節(jié)能住宅建設注入了一劑強心劑。德國近30年的住宅和住宅區(qū)節(jié)能設計所積累的經(jīng)驗是內(nèi)城節(jié)能住宅建設重要的技術保障，如住宅的圍護結(jié)構保溫

14、等設計原則在城市環(huán)境下仍然有效，整體的節(jié)能規(guī)劃在大面積內(nèi)城開發(fā)項目上也大有用武之地。此外，類似更薄更有效的真空保溫板等新材料的出現(xiàn)也給內(nèi)城的節(jié)能住宅設計創(chuàng)造了新的可能。主觀條件首先市內(nèi)城建筑重新受到了人們關注。從1987年，內(nèi)城作為居住場所，柏林國際住宅展IBA87 開始，德國大城市的內(nèi)城開發(fā)項目陸續(xù)涌現(xiàn)，法蘭克福緬茵河岸開發(fā)、科隆Rheinauhafen舊港改造、杜塞爾多夫濱水區(qū)項目等等，一大批以城市生活為基礎的引人入勝的項目試圖將那些在郊區(qū)化中流失的人們重新吸引回緊湊的城市結(jié)構中來，而德國的中產(chǎn)階級也越來越傾向于內(nèi)城的城市生活而非郊區(qū)的平淡寧靜。其次是節(jié)能住宅市場的逐步確立。隨著德國民眾環(huán)

15、保意識的不斷增強，加上德國能源署dena不遺余力的宣傳推廣并出臺資助政策，節(jié)能住宅市場已成型，建筑的節(jié)能效果對消費者的選擇起到重要影響。同時大量的合作建房業(yè)主在委托建筑師之時也會主動提出建筑也能的要求。再次是城市設計層面節(jié)能意識的增強。節(jié)能居住已經(jīng)不再被認為僅僅是建筑層面的的工作，而是從用地性質(zhì)規(guī)劃、城市設計原則到建筑技術等多層面協(xié)調(diào)的整體工作。道格拉斯法可持續(xù)的城市主義一書詳盡闡述了上述觀點，并指出高密度功能混合的城市環(huán)境，可持續(xù)的城市基礎設施以及綠色建筑技術的綜合運用是營造可持續(xù)人居環(huán)境的最有效手段。Farr2007新世紀的過程是節(jié)能住宅實例分析通過近幾年的實踐，城市節(jié)能住宅正逐漸興起，這

16、按其所在基地條件可分為兩類：一是在原有城市肌理和基礎設施上的住宅填充，二是在新規(guī)劃的城市開發(fā)地區(qū)具有可持續(xù)基礎設施覆蓋的城市住宅開發(fā)。而根據(jù)所處的城市結(jié)構和尺度，又可分為4類：周邊式住宅填充、地塊內(nèi)部開發(fā)、新周邊式住宅、新型開放街區(qū)住宅。柏林、杜塞爾多夫在原有城市肌理和基礎設施上的節(jié)能住宅設計柏林Esmarch街3號住宅，2008 Kaden和Klingbeil建筑設計事務所設計城市結(jié)構：周邊式住宅的填充。這個鑲嵌在柏林典型周邊式界區(qū)內(nèi)，風格簡潔的7層白色住宅實際是德國最高的木構住宅，他的成功建造突破了柏林現(xiàn)有建筑規(guī)范對一般木構住宅高度的限制。對推廣保溫性能好、生態(tài)影響小的城市木構住宅具有重要

17、意義。節(jié)能(ji nn)手段(shudun)：該項目是柏林(bi ln)眾多業(yè)主合作建房項目中的一個，建筑是通過和業(yè)主們交流，在一開始就確定了采用木結(jié)構來建造一棟低能耗建筑住宅的想法。首先木結(jié)構住宅在節(jié)能上具有先天優(yōu)勢，木材的保溫性能是相同厚度的磚的6倍，是混凝土的16倍Wolff2007 其次木構建筑在建造時要比鋼結(jié)構和混凝土建筑節(jié)能節(jié)水，同時木材本身也是可再生資源，而德國又擁有豐富的森林資源。建筑通過良好的保溫構造設計以及木材的使用，使得外墻的導熱系數(shù)U值僅為0.153W/K，加上選用的中央通風設備也具備熱回收功能，根據(jù)能源證書顯示，該住宅年單位面積的一次能源消耗僅為30kWh/a，終端能

18、源消耗僅為10kWh/a。城市設計：建筑師將樓梯間與居住功能之外獨立設置，通過兩者之間留出的空隙塑造了一個理想的過度空間，并將柏林著名的城市生活區(qū)Prenzlauberg的街道生活和鄰里內(nèi)部花園在視覺上聯(lián)系起來，打破了一塵不變的封閉街區(qū)格局。和周邊許多住宅一樣，這座居住建筑的底層被用作辦公空間從而為區(qū)域提供居住以外的混合功能意義：該住宅項目以木結(jié)構為突破口，一方面以出色的建筑設計證明了基于原有城市基礎設施基礎（供暖網(wǎng)絡等）也完全可以實現(xiàn)低能耗住宅的目標，另一方面也說明即使住宅的節(jié)能要求對建筑造型產(chǎn)生了一定限制，但是通過合理設計和布局，仍可以實現(xiàn)與城市文脈的有機對話。柏林Bernauer街58號

19、城市聯(lián)排獨戶/雙戶住宅，部分建成城市結(jié)構：在內(nèi)城遺留地開內(nèi)開發(fā)。Bernauer街曾是兩德分裂時期東柏林的強制無人區(qū)，柏林墻從這里穿過，柏林墻倒塌后，這里意外地獲得了縱深近90M的寶貴的內(nèi)城開發(fā)空間，除去40M作為柏林墻紀念公園外，剩下的面積被用來建造一個由16棟獨戶/雙戶聯(lián)排住宅所構成的緊湊型鄰里單元。節(jié)能手段：在這里高密度的條件下實現(xiàn)住宅的節(jié)能具有一定難度，每棟樓采取了不同的節(jié)能措施。僅以北側(cè)入口處的8號住宅為例，由于該樓的主要景觀面在西北側(cè)，朝向在建的柏林墻紀念公園，故需要在保溫不利的北側(cè)開一定量的大窗，建筑師經(jīng)計算并根據(jù)功能優(yōu)化了開窗位置和開窗尺寸，利用轉(zhuǎn)角優(yōu)勢將頂層一面大窗移至西側(cè)，

20、既爭取日照又兼顧景觀，并且選擇保溫性能更好的三層復合型保溫玻璃。外墻保溫層采用保溫性能更好的礦棉板，并且在使用厚度上比德國平均標準高出50%。值得一提的是，為了在保證舒適度的前提下減少一次能源的消耗，該住宅選用燃燒木質(zhì)顆粒（Holzpellets）的鍋爐進行采暖，由于這種材料由建筑等行業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)廢料經(jīng)過高壓干燥制成，燃燒效率高，生產(chǎn)運輸過程的能耗低，因而一次能源系數(shù)僅為0.2.根據(jù)能源證書顯示，該住宅年單位面積一次能源消耗量僅為27kWh/a，終端能源消耗為76.5kWh/a。城市設計：緊湊而有機的總平面形態(tài)在這一歷史區(qū)域塑造了一個獨特的社區(qū)形象，同時由于多個建筑是共同參與了單體設計，也賦予

21、了每棟住宅獨特個性。獨特性是這個項目城市設計的要點，形態(tài)上它既不同于附近傳統(tǒng)周邊式院落住宅，也與北側(cè)東德時期的預制板樓形成反差，類型上更因是內(nèi)城少見的聯(lián)排別墅（townhouse）而引人矚目。此外，由于從這里出發(fā)搭乘公共交通僅需10分鐘便可達市中心。因此所有住宅均不設車庫，小規(guī)模的無車社區(qū)強調(diào)了絕佳的內(nèi)城優(yōu)勢。意義(yy)：該住區(qū)以個性(gxng)、舒適(shsh)為目標塑造了獨特的內(nèi)城節(jié)能住宅，其意義不僅僅是提供了16套住宅空間，更重要的是它將在內(nèi)城建造多樣性、舒適性和便利性的節(jié)能居住空間的設想變成了現(xiàn)實，對于吸引更多的人們放棄沉淪上的生活，從市郊回歸城市有著啟發(fā)性的意義。杜塞爾多夫Glad

22、bacher街89號截取 2008 HGMB建筑事務所設計城市結(jié)構：新周邊式住宅。Gladbacher街89號住宅截取臨近杜塞爾多夫的濱水港區(qū)再開發(fā)項目，該地塊內(nèi)功能混合，包含住宅和辦公，是城市新興的工作和濱水休閑區(qū)。節(jié)能手段：該項目是北萊茵威斯特法倫州50個太陽能住宅區(qū)示范項目之一，它嘗試在傳統(tǒng)街區(qū)的周邊式住宅內(nèi)有效利用太陽能。建筑師通過對肚餓、塞爾多夫當?shù)氐哪耆照辗治龊吞柗轿环治觯谥饕恢貌贾昧?個太陽能板，南側(cè)屋面鋪設了240的太陽能平板集熱器，滿足小區(qū)40%的熱水供應，南側(cè)和東南側(cè)立面安裝了太陽能光伏板。同時，建筑保溫材料采用礦棉板，局部外包木質(zhì)外墻材料，屋面使用保溫種植層，通風設

23、備采用安裝有熱回收裝置的中央通風系統(tǒng)等。此外，同時小區(qū)還安裝了地熱系統(tǒng)，冬天輔助辦公樓和住宅供暖，夏季則協(xié)助辦公樓提供冷卻空氣。根據(jù)能源證書顯示，該住宅年單位面積的一次能源消耗為42kWh/a，終端能源消耗為33kWh/a。城市設計：該項目在尊重了杜塞爾多夫傳統(tǒng)城市結(jié)構特征的基礎上，打造成是區(qū)域的周邊式建筑。意義：這個嚴謹?shù)闹苓吺亲≌C明了在傳統(tǒng)城市結(jié)構中建造太陽能節(jié)能住宅的可行性，通過合理的計算分析，太陽能在內(nèi)城環(huán)境下也能得到有效利用。 漢堡港口新城Hafencity的可持續(xù)基礎設施規(guī)劃，城市設計及節(jié)能住宅設計。對原有城市老港的再開發(fā)利用為漢堡市提供了一塊貼近老城中心、區(qū)位優(yōu)越的城市發(fā)展空間

24、，該地區(qū)將發(fā)展成一個功能高度混合的城市生活區(qū)。其中住宅建筑將占33%。漢堡的港口新城是目前歐洲最大的內(nèi)城開發(fā)項目其可持續(xù)性在規(guī)劃初期就已經(jīng)確立，并貫穿城市設計和建筑設計始終。節(jié)能手段：規(guī)劃上強調(diào)設計的前瞻性，將該地區(qū)157h用地分6期開發(fā)并持續(xù)近30年，擬于2025年完全建成，同時在地區(qū)中心預留2個地塊僅作基礎開發(fā)，以便為2025年后續(xù)的開發(fā)調(diào)整提供可能和空間，這樣的開發(fā)節(jié)奏，一方面為城市提供了持續(xù)的增長動力，是地區(qū)價值逐步發(fā)揮，另一方面對開發(fā)過程中和出現(xiàn)的問題也可做出及時的調(diào)整，為未來可能出現(xiàn)的新技術留出實戰(zhàn)余地。港口新城一期(y q)安裝有1800的太陽能采暖設備，并入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡。供暖鍋爐(

25、gul)可以使用混合(hnh)燃料，并可以逐步提高高效環(huán)保的材料比例。新城大力發(fā)展與提倡公共交通和步行城市，為了保證該區(qū)域和城市的密切聯(lián)系，新地鐵線U4的建造和新城一期工程同步進行，建成后將和現(xiàn)有的兩條經(jīng)過港口新城地鐵線一起滿足各種交通需求。同時，新城的地塊尺度合理、公共空間可達性高。以Dalmannkai區(qū)域為例，嘗試了高密度、小尺度、開放地塊的空間形態(tài)，并充分利用濱水景觀優(yōu)勢以延續(xù)內(nèi)城底層商業(yè)的模式，營造城市生活空間。另外，為鼓勵住宅節(jié)能，港口新城還在德國能源認證的基礎上進一步設立了自己生態(tài)標簽，分為金質(zhì)和銀質(zhì)兩種，以鼓勵開發(fā)商采用更新的技術實現(xiàn)更生態(tài)節(jié)能的建筑目標。意義：漢堡港口新城是歐洲規(guī)模最大的城市