追求碳中和建筑的难以实现的目标

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。

Yale University最近开了Kroon Hall是一种最先进的绿色建筑运动领导的模型。然而,即使是可再生能源的这个展示甚至突出了创造100%碳中性的建筑物的困难。

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。

照片学分:Matthew Garrett / Yale林业学院和环境研究

像Kroon Hall一样,大多数在可持续发展的尝试现在关注美国绿色建筑委员会的自愿认证过程,能源和环境设计领导(LEED)。建设者在标准的清单中积分积分 - 例如场地选择,减少光线污染,建筑废物管理等 - 实现LEED排名,从LEED认证到LEED Silver,Gold或Platinum。LEED已经运作,贝尔瓦说,“一个非常棒的行业背面,提高了意识和理解水平”。但它还作为新建筑精英分数的状态符号,而不是作为对全球危机的广泛反应。到目前为止,2,300家商业建筑赢得了LEED评级,在管道中有17,800个项目。

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。

根据新建筑学院的研究,研究的LEED黄金和铂金建筑物的节能比相同类型的常规建筑物更高37%。但他们实际上表现出28%更好。(比较中的一些传统建筑也会尽可能多地日期。)研究员的研究人员表示,智能仪表提供商业建筑管理人员的实时数据能源使用将花费2,000-5,000美元,其可能性快速回报。但很少有建筑业主进行投资。

在最近的一篇文章中,环境建设新闻didn’t quite suggest that LEED "rip plaques off the walls of underperforming buildings" but said that "to continue leading, USGBC needs to reserve the label 'LEED certified' for buildings that have their actual performance documented…" Tom Hicks, a vice president at USGBC, replied that LEED now requires buildings to earn at least two points, out of a possible 69, for energy and atmosphere improvements, and it weighs those points more heavily in its overall rankings. Hicks said USGBC is also working to address a separate criticism that LEED ignores how much energy it takes to get people to and from a building.

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。

有些司法管辖区也在追求以市场为基础的战略,即简单地让人们考虑他们使用的能量将改变行为和房地产价值。在加利福尼亚州,商业建筑现在必须向国家的年度能源使用,并从明年开始,他们还必须披露该信息,以及建筑的能源之星评级,潜在的买家和租户。在华盛顿,D.C.,大型商业建筑很快将使他们的能源表现成为公共纪录的问题。实际上,建筑物将销售或租用,如汽车,估计数英里的每加仑标签。

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%。

大多数建筑商似乎都没有意识到避免浪费能量最便宜的方式是从一开始就思考它。“你需要综合建筑和设计,”Harvey Sachs说:“与工程师,建筑师和所有者一起互相交谈,而不是刚刚将墙上的平面扔到HVAC家伙并说,'生活它。'“

比尔布朗宁说,这是一个甜蜜的现货,可持续设计公司的伙伴,在可持续设计公司Terrapin Bright Green的合作伙伴,在那里积极的绿色将比更适度的方法更便宜。制作20或30%的能量效率超过传统设计的成本“因为您对建筑物增加了更昂贵的措施,但您没有将基本负载缩短,以便缩小或消除系统,”布朗宁指出.如果您可以使建筑物的面料进行工作,请尽可能被动地进行工作,您可以将建筑物的根本负载分成两半,“非常安全地开始缩小和消除能量系统的组件”。

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