追求碳中和建筑的难以实现的目标
本文最初发表于360年耶鲁大学环境经许可转载于此。
耶鲁大学(Yale University)最近开放的克鲁恩大厅(Kroon Hall)是绿色建筑运动的前沿典范。然而,即使是这种可再生能源的展示,也突显了建造一座100%碳中和的建筑的困难。
今年早些时候,耶鲁大学(Yale University)校园启用了一座新建筑,旨在实现全球变暖时代建筑学上的圣杯——实现碳中和。耶鲁大学森林与环境研究学院的新校舍由霍普金斯建筑事务所设计,这是一家在绿色建筑运动中有着悠久历史的英国公司。它几乎在所有方面都取得了惊人的成功。它有简单而美丽的线条,融合了最新的可持续发展理念和技术,而不是大声宣布它们,并设法把一个被破坏的景观变成一个绿色校园。在一项具有重大象征价值的壮举中,学校恃强凌弱,迫使大学关闭了曾经占据该遗址的化石燃料发电厂。
耶鲁大学的新克鲁恩厅承诺将改变居住在这里的人们的生活,或许还会改变他们的生活,作为绿色建筑运动下一步需要走向何方的典范。
但克鲁恩也提醒我们,即使是在可持续设计运动中,一些最优秀的心灵和头脑也还无法实现。据非官方估计,“绿色溢价”约为建筑成本的5.7%,克鲁恩设计团队设法将预计的能源使用和排放水平降低了61%,比传统设计的同类建筑低。最大的节省不是来自于时髦的新技术,而是来自于弄清楚如何使设计功能像一个老式的大教堂,细长的轮廓以获得最大的采光,东西向的方向以获得更多的阳光,在长时间的南向照射下,小心地使用遮阳,还有大量的石头和混凝土来储存热能。太阳能光伏阵列和地热井将提供剩余的大部分能源。“我们已经该死地接近碳中和了,”一位建筑经理夸口说,他最初对绿色设计的整个想法嗤之以鼻。但或许不可避免的是,学校仍将不得不购买补偿,以减少它无法避免的碳排放。
随着全球变暖的时间表迅速恶化,解决如何实现碳中和(而不仅仅是接近)的剩余途径已成为一个紧迫的问题。
去年,英国对2016年开始的所有新住宅和2019年开始的所有新商业建筑实施了零能耗建筑(ZEB)要求。帕特里克•Bellew英国环境工程师的公司工作室十克鲁恩大楼,将授权描述为“一个碰撞政客之间的意愿想要看到“不辜负他们的气候条约的承诺,和开发人员,设计师,和政府官员,这些人被困的工作弄清楚如何去做。
贝卢说:“每个人都担心这对建筑成本的潜在影响。”然后,他呼应了塞缪尔·约翰逊(Samuel Johnson)关于绞刑前景的评论,补充道,“绞刑确实在集中人们的思想方面做得很好。”
在美国,由于成本和国家安全问题,以及气候变化,人们对零能耗建筑和社区的兴趣也在增长。能源部和国防部目前正在研究高性能的“净零+”建筑,这将减少70%的需求,并使用可再生能源来满足(在某些情况下产生过剩,因此有“+”)。世界可持续发展工商理事会(World Business Council for Sustainable Development)已经发起了一项促进ZEB发展的企业活动,另一项关于到2030年使所有新建筑和翻新建筑达到碳中和的提案也在建筑界流传。
20年的时间框架可能听起来相对舒适,但自1920年以来,美国建筑每平方英尺的实际能耗在过去90年里并没有多大改善。这里的建筑消耗了39%的能源和68%的电力——其中大约一半来自煤炭。这些赤裸裸的事实促使许多绿色建筑的倡导者寻找新的前进道路。
图片来源:马修·加勒特/耶鲁大学林业与环境研究学院
和克鲁恩·霍尔一样,目前大多数可持续发展的尝试都集中在美国绿色建筑委员会(U.S. Green Building Council)的自愿认证程序——能源与环境设计领导(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)上。建筑商在标准清单上积累分数——比如选址、减少光污染、建筑垃圾管理等等——以获得LEED排名,从LEED认证到LEED银、金或白金。Bellew说,LEED已经发挥了作用,就像“对行业的巨大推动,提高了人们的认识和理解水平。”但它更多的是作为新建筑中精英阶层的身份象征,而不是对全球危机的广泛回应。到目前为止,有2300个商业建筑获得了LEED评级,还有17800个项目正在筹备中。
批评人士说,LEED不仅过于狭窄,而且低估了能源性能。“许多LEED的赞助商对关注产品很感兴趣,”美国能源效率经济委员会(American Council for an Energy Efficient Economy)高级研究员哈维·萨克斯(Harvey Sachs)说。“那很好。但显而易见的问题是能源消耗。”
另一个由美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)发起的自愿项目根据能效对建筑物进行排名,并将能效最高的25%授予“能源之星”(energy Star)称号。但是萨克斯认为一些LEED的银色建筑不符合标准。“绿色标签建筑不一定是节能建筑,”他说,这让“更极端的”LEED批评者“低声抱怨,或对着天堂大喊‘绿色清洗’。”
作为对这些批评的回应,美国绿色建筑委员会(USGBC)委托进行了一项研究,对截至2007年获得LEED评级的552座建筑的能源使用情况进行了研究。在很多情况下,业主和住户自己都不知道他们的建筑消耗了多少能源。只有一半的公司说他们会提供实际能源使用的记录,最终只有121家公司提供了记录。
根据新建筑研究所(New Building Institute)的研究,该研究中的LEED金级和白金级建筑的能源效率比同类型的传统建筑高出约37%。但实际上他们的表现只好了28%。(对比中的一些传统建筑的历史也可以追溯到一个世纪以前。)研究人员表示,为商业建筑管理人员提供实时能源使用数据的智能电表将花费2000至5000美元,而且有可能迅速获得回报。但很少有业主投资。
在最近的一篇文章中,环境建设新闻没有表明LEED“宰斑块表现不佳的城墙建筑”,但表示,“继续领先,USGBC需要保留标签“LEED认证”建筑的实际表现记录…”汤姆·希克斯,USGBC副总裁,回答说,LEED现在要求建筑获得至少两个点,在能源和氛围改善的69分中,它在整体排名中更重视这些分数。希克斯说,USGBC还在努力解决另一种批评,即LEED忽视了人们进出一栋建筑需要多少能源。
在LEED努力追赶的同时,一些州和地方政府正在努力将可持续设计推广到更广泛的建筑界。波士顿已经实施了一项绿色建筑法规,要求超过50,000平方英尺的建筑达到LEED认证标准。俄勒冈州的波特兰市已经开发了一个雄心勃勃的高性能建筑项目——但不能超越州建筑法规来实现它。相反,该市目前正在考虑一种“费用减免”制度,即按每平方英尺评估新的建筑许可费用,并向获得LEED黄金和白金评级的建筑提供回扣。为了解决LEED的弱点,这些建筑还必须比同类传统建筑减少35%的能源使用,才有资格获得回扣。今年早些时候,国际建筑规范委员会(International code Council)批准了一项住宅绿色建筑标准,供各州和地方政府采用,因此,以能源为重点的建筑规范变化可能会变得更加广泛。
一些司法管辖区也在追求一种以市场为基础的策略,其理念是,只要让人们思考他们使用多少能源就会改变行为和房地产价值。在加州,商业建筑现在必须向州政府报告其年度能源使用情况,从明年开始,它们还必须向潜在的买家和租户披露这些信息,以及一栋建筑的能源之星评级。在华盛顿特区,大型商业建筑不久将不得不将其能源性能列入公共记录。实际上,建筑物将像汽车一样出售或出租,并标有每加仑汽油的估计里程。
到目前为止,大多数建筑商都没有意识到这些变化带来的经济影响,他们倾向于夸大成本,忽视回报。实际上,绿色溢价可能会使建筑成本增加2%至10%。但雷丁大学(University of Reading) 2008年的一项研究显示,绿色标签使“能源之星”建筑的售价增加了10%,而获得LEED认证的建筑售价则增加了31%。研究还表明,较低的空置率和较高的租金加在一起,每年的租金溢价为4%到11%。
大多数建筑商似乎也没有意识到,避免能源浪费最便宜的方法是从一开始就考虑这个问题。“你需要把建筑和设计结合起来,”哈维·萨克斯(Harvey Sachs)说,“让工程师、建筑师和业主更早地相互沟通,而不是把平面图扔到墙上,交给暖通空调的工作人员,然后说,‘接受它吧’。”' "
可持续设计公司Terrapin Bright Green的合伙人比尔·布朗宁(Bill Browning)说,其实有一个最佳点,在这个点上,积极环保比低调环保更便宜。勃朗宁指出,让一座建筑比传统设计的能源效率提高20%或30%的成本更高,“因为你在建筑上增加了更昂贵的措施,但你没有足够地削减基本负荷,你可以缩小或消除系统。”如果你能让建筑的结构尽可能被动地完成工作,你就可以将建筑的基本负荷减半,并“非常安全地开始缩小和消除能源系统的组件”。
但布朗宁补充说,当能源效率提高超过80%时,这种最佳状态就会消失。然后,建造者又回到了“砸上数十亿美元,在可再生能源系统上加注,直到你有足够的钱让它飞起来”的位置。这意味着,即使是像克鲁恩这样初衷最好的建筑,也可能会撞上“接近碳中性”的极限,而像帕特里克·贝卢(Patrick Bellew)这样的环境工程师将有足够的理由继续担心如何达到“零能耗”的终点线。
与此同时,建筑社区的其他成员仍然需要离开起点。
理查德·康尼夫(Richard Conniff)是2007年的古根海姆(Guggenheim)研究员和国家杂志获奖作家,他的文章曾发表在《时代》(Time)、《史密森尼》(Smithsonian)、《大西洋月刊》(The Atlantic)、《纽约时报》杂志(The New York Times Magazine)和《国家地理》(National Geographic)上。他的新书《与食人鱼在喂食时间游泳:我的生活与动物做蠢事》(Swimming With Piranhas at Feeding Time: My Life Doing Dumb Things With Animals)将于5月由W.W. Norton出版。本文最初由耶鲁环境360发布,可查看在这里.