首爾的零能源建築之夢

图片alt遠眺中的韓國首爾解放村建築群文/藺桃編輯/胡艷芬在韓國首爾的世界杯公園,你可以找到記錄這座古城滄桑巨變的蛛絲馬跡——在工業化還未來臨前,這里原本是生長着蘭花和靈芝、吸引着數十萬只越冬的天鵝和野鴨的蘭芝島;直到上世紀70年代末,工業化進程帶來了大量生活和建築垃圾,這里曾一度淪為垃圾山;進入1990年代,韓國不願再為發展經濟而犧牲蘭芝島的生態環境,於是啟動了改造計劃,用時近7年,終於在2001年建造出了世界杯公園。和平公園是世界杯公園五大主題公園中的一個。穿過和平公園內一大片草地,眼前一座不規則建築格外惹人註意。它擁有傾斜66度角的牆面,連帶自動門都採用了傾斜設計。如果從空中俯瞰,整座建築就像一個閃着銀光的巨型風車,風車的四個“旋轉葉片”是整面玻璃牆。這個傾斜玻璃牆設計,在夏季可以盡可能多地隔絕日光,在冬季則能讓更多的陽光灑進建築,既保溫又節省人工照明。除了頂部和兩側密佈的太陽能板,這座名為首爾能源夢中心的建築,還有許多可圈可點之處——占地13104平方米,有將近兩個標準足球場那麽大;採用了11項重要技術;獲得了世界綠色建築協會(WGBC)頒發的3項優秀建築獎。作為韓國的零能源建築標桿,首爾能源夢中心還承載着首爾人對未來社會與環境的綠色想象。零能源建築什麽樣15年前,首爾市提出“能源自主之夢”。2012年12月12日,首爾能源夢中心應運而生,建成開放。所謂零能源建築,意味着並非使用傳統化石能源來維持建築所需的電力、熱力,而是使用太陽能、地熱能等清潔能源,而且建築物不再向大氣中排放溫室氣體。一般來說,零能源建築設計分為被動和主動兩種。首爾能源夢中心在設計上是被動式與主動式兼而有之。被動式建築設計是通過建築設計本身,而非通過利用機械設備等,達到降低能源需求的目的。首爾能源夢中心在建築外牆和屋頂使用高效隔熱材料,夏季可防止室外熱量傳入,冬季室內更容易保暖;安裝有電動百葉窗,可通過調節葉片角度和長度來控制不同季節室內所需的熱量;所有窗戶均為三層玻璃窗,高氣密性可將熱量損失降到最低;建築頂層還安裝了熱回收通風系統,能減少熱量損失。主動式建築設計則強調建築本身具有較強的氣候適應性和自我調節能力,運用高效設備,降低能耗的同時使用可再生能源。首爾能源夢中心整座場館地下挖有50米深井,通過地下水循環製冷來去除熱氣,追加設置渦輪製冷機,按照地下溫度均勻地設置了冷暖氣系統,達到夏天少開冷氣、冬天少開暖氣的目的。建築內還安裝了LED燈光自動照明控制系統、零能源監測系統,實時觀測能源的生產量和消耗量,以促進節能習慣的養成。此外,建築內有個方形中庭,可最大限度地利用自然光。建築護牆上,安裝了風車狀反射壁,由人造大理石材料製成的反射壁可以減少60%以上的直射光線,有助於夏天保持涼爽和節能照明。建在中心屋頂和室外的864塊太陽能電池板,以及地熱能系統所產生的電力足以滿足整座場館的照明、製冷、制熱、展覽所需,以及支撐多媒體廳設備的運行,甚至咖啡廳的運營。零能源建築的秘訣,是減少70%的能源消耗量,再通過30%的能源自主生產,來實現整座建築的能源自主。強制計劃的推動韓國的零能源建築潮,興起於全球碳中和目標下韓國政府主導的一項強制計劃。2015年聯合國氣候變化大會通過了《巴黎協定》,全世界近200個締約方簽署了該協定。各締約方隨後紛紛在國內立法,確保碳中和目標按計劃達成。這當中,建築行業的碳中和行動顯得尤為重要。2021年底,由聯合國環境規劃署主持的全球建築建設聯盟發布了《2021年全球建築建造業現狀報告》。報告顯示,2020年,建築業消耗了全球最終能源消費量的36%,貢獻了與能源相關二氧化碳排放量的37%。而韓國的建築領域溫室氣體排放量的占比僅排在工業及交通運輸業之後。韓國政府在2016年發布了《2030年降低溫室氣體排放路線圖》,規定2020年以後新建的1000平方米及以上的公共建築必須取得零能源建築證照,同面積的私人建築可延遲到2025年以後執行該規定。2019年,韓國國土交通部又發布了一項針對既有建築的《零能源建築改造強制路線圖》。規定從2020年開始,面積超過1000平方米的公共建築都必須啟動零能源建築改造;到2025年,強制改造範圍擴大到所有面積超過500平方米的公共建築和麵積超過1000平方米的私人建築,超過30戶的住宅小區都必須申請零能源建築改造;到2030年,強制改造範圍覆蓋面積超過500平方米的所有建築。2020年,韓國政府發布的《2050碳中和計劃書》顯示,所有新建建築面積超過500平方米的公共、私人建築,都需要遵循零能源建築標準。對韓國來說,零能源建築改造是推動整體能源結構從過度依賴化石燃料向清潔能源轉換的重要途徑。目前韓國是全球第四大煤炭進口國。2020年,化石燃料占全國能源使用量的66%,可再生能源的使用率不到6%,是所有發達國家中占比最低的。為了應對新冠肺炎疫情全球大流行帶來的經濟衰退,韓國政府2020年7月出台了一項預算約合614.3億美元的“綠色新政”,涉及綠色基建、低碳和分散式能源、電動車和綠色產業的創新企業將優先獲得投資。作為綠色基建的首要目標,零能源建築改造是重中之重,計劃到2025年,韓國將在22.5萬個公共租賃空間安裝可再生能源設備,讓2890座校園建築實現能源自主。2020年12月,韓國政府向聯合國提交了《2050年長期溫室氣體低排放戰略》。韓國總統文在寅表示計劃到2030年,在2018年水平上將溫室氣體排放量減少40%。他說:“用可再生能源代替煤炭發電,我們會創造出新的市場、產業和工作。”零能源建築改造的經濟賬2018年的數據顯示,首爾市建築領域的溫室氣體排放量占全市總排放量的68.8%,隨着建築總面積不斷擴大,首爾市需要採取有效手段來改變這個現狀。為了研究和開發零能源建築,韓國國土交通部、首爾市政府和明知大學合作,在蘆原區興建了韓國第一個零能源建築小區,該小區耗時4年多,投入490萬美元,可供121戶家庭入住,有120平方米的大戶型和39~59平方米的小戶型。小區投入使用後,明知大學等單位對所有住戶的能源使用和消耗情況進行了監測。2016年11月至2017年2月的冬季,蘆原零能源建築小區的能源使用量比普通建築低96.9%。同時,1800塊太陽能板和地熱泵,讓整個小區每年生產的電量遠超使用量。2018年,無論室外溫度是-20℃,還是超過30℃,小區室內溫度均能保持在22℃左右。2017年12月至2020年3月,小區可再生能源生產量達97.6萬千瓦時,消耗量只有77萬千瓦時,多出來的電量賣給了韓國電力公司。除此之外,因為安裝了熱回收通風系統和斜轉窗等高效設備,小區室內空氣質量要比普通小區好得多,空氣中PM10、PM2.5、二氧化碳和揮發性有機物的含量均低於普通小區。該小區的孩子得過敏性皮炎和過敏性鼻炎的概率也顯著低於普通小區。顯然,零能源建築對環境、城市發展、人類發展都是有利的。但明知大學提供的項目報告也提到,零能源建築推廣的最大挑戰和阻礙在於高昂的建築造價。經測算,蘆原零能源小區的造價比普通租賃小區造價高24.5%~30%。對既有普通建築進行零能源改造也是一個大工程,最少也需要對外牆、屋頂、地板、門窗等結構進行更新,安裝可再生能源設備,更換傳統鍋爐。根據能源自主率的標準從高到低(從100%到30%),零能源建築證照等級分為一到五級,最高級一級的改造費用最高。首爾市為鼓勵房地產開發商投資零能源建築,提供了零能源建築證照財政補助。目前韓國政府提供給分散式能源安裝的補貼是約3500韓元/kWp(約合18元人民幣/kWp,kWp是太陽能光伏電池的峰值總功率)。不過,相比於零能源建築改造所需的費用,這樣的補助遠遠不夠。據韓國《韓民族日報》報道,位於京畿道華城的韓國首個零能源工廠Himpel NO.3,從中央和地方政府共獲得了約合66136美元的補助,但改造工程費總計高達60萬美元。雖然補助只占總造價的約11%,但該工廠每年能源使用量卻降低了53%。來自韓國生態環境建築研究所、首爾大學及首爾理工大學的6位研究者,對將單人單戶的房屋和高層公寓樓改造成光伏發電零能源建築,作出了經濟學分析。研究顯示,如果光伏發電盈餘電的單位價格可以達到300韓元/kWp(約合1.6元人民幣/kWp),根據基礎投入、維護投入、節省能耗和賣電收入等來綜合計算投資回報年限,一到五級零能源建築實現投資回報的時間,分別為38.4~109.5年。目前韓國共有357座取得證照的零能源建築,其中只有8個為私人建築。在韓國,公共建築只占建築總量的2.8%,要推廣零能源建築或進行零能源建築改造,就需要鼓勵私人業主積極參與,除了政府的直接補助、稅收減免,還有必要借鑒德國的做法,提供低息貸款給零能源建築業主。(作者系旅韓華人,前媒體記者) 图片alt