追求碳中性建筑的难以捉摸的目标

耶鲁大学最近开放的克鲁恩大厅是绿色建筑运动走向的一个最先进的模型。然而,即使是这种可再生能源的展示也突出了创建一个100%碳中和的建筑的困难。

今年早些时候,耶鲁大学的一座新建筑开放,旨在实现全球变暖时代的建筑圣杯——碳中和。耶鲁大学林业与环境研究学院(Yale School of Forestry & Environmental Studies)的新建筑由英国霍普金斯建筑事务所(Hopkins Architects)设计,该事务所在绿色建筑运动中有着悠久的历史。从几乎所有方面来看,它都是一个惊人的成功。它有简单但美丽的线条,融合了最新的可持续发展的想法和技术,没有大声宣布,并设法将一个废弃的景观变成一个绿色的校园。在一项具有不小象征意义的壮举中,这所学校霸占了这所大学,迫使其关闭了曾经占据此地的一家化石燃料发电厂。

耶鲁大学的新克鲁恩厅承诺改变已经开始居住在这里的人们的生活,也许还会超越这里,成为绿色建筑运动下一步需要走向的榜样。

克朗
耶鲁大学林业与环境研究学院的克鲁恩大厅于2009年初完成。马修·加勒特

但克鲁恩也提醒我们,即使是可持续设计运动中一些最优秀的心灵和头脑也无法实现的目标。据非官方估计,“绿色溢价”约为建筑成本的5.7%,克鲁恩设计团队成功地将预计的能源使用和排放减少了61%,低于传统设计的可比建筑的水平。最大的节省并不是来自于迷人的新技术,而是来自于如何让设计像一个老式的大教堂一样发挥作用,细长的轮廓以获得最大的采光,东西向的朝向以获得更多的日照,小心使用遮阳,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大部分剩余的能源负荷。“我们已经接近碳中和了,”一名最初嘲笑绿色设计理念的建筑经理自豪地说。但也许不可避免的是,学校仍将不得不购买抵消品,以减少它无法避免的碳排放。

弄清楚如何让剩下的碳中性途径,而不仅仅是该死的,已经成为一个紧急问题,因为全球变暖的时间表迅速恶化。

去年,英国在2016年开始的所有新房均授予零能量建设(Zeb)授权 - 从现在开始的七年 - 以及从2019年开始的所有新的商业结构。英国环境工程师Patrick Bellew,其公司,Atelier十,曾在Kroon Hall工作,描述了授权作为努力达到其气候条约的承诺,以及开发商,设计师和政府职业的授权,作为陷入困境的工作怎么做。

“每个人都在担心建筑成本的潜在影响,”贝卢说。然后,他呼应了塞缪尔·约翰逊(Samuel Johnson)关于绞刑前景的评论,补充说,“它确实在集中人们的注意力方面做得很好。”

在美国,受成本、国家安全问题以及气候变化的推动,人们对零能耗建筑和社区的兴趣也有所增长。能源部和国防部目前正在研究高性能和“净零+”建筑,这将减少70%的需求,并使用可再生能源来维持平衡(在某些情况下会产生盈余,因此称为“+”)。世界可持续发展工商理事会(World Business Council for Sustainable Development)已经启动了一项促进ZEB发展的企业行动,一项到2030年使所有新结构和翻新项目实现碳中和的单独提案也在建筑界流传。

That 20-year time frame may sound relatively comfortable, but actual energy use per square foot in U.S. buildings has not improved much in the past 90 years, since 1920. Buildings here account for 39 percent of total energy use and 68 percent of electricity — roughly half of it from coal. And those stark facts have many green building advocates looking for new ways forward.

像克鲁恩·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的自愿认证过程——能源与环境设计先锋(LEED)。建筑商在标准清单上累积分数——如选址、减少光污染、建筑废物管理等——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,“对行业起到了巨大的推动作用,提高了意识和理解的水平。”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,已有2300座商业建筑获得了LEED评级,另有17800个项目正在筹备中。

批评者说,LEED不太狭隘,但能源绩效低估。

批评者说LEED不仅仅是太狭隘,而且也低估了能源绩效。“LEED的许多公司赞助商都对产品的重点感兴趣,”美国节能经济委员会的高级研究员哈维萨赫说。“那很好。但房间里的大象是能源消耗。“

另一个由美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)运作的自愿项目,根据能效对建筑进行排名,并将前25%的建筑授予“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。“有绿色标签的建筑不一定是节能建筑,”他说,这让“更极端”的LEED批评者“小声嘀咕,或者对着天大喊‘绿色清洗’。”

为了回应这些批评,美国绿色建筑委员会(USGBC)委托对截至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,业主和住户自己并不知道他们的建筑消耗了多少能源。只有一半的公司表示会提供实际能源使用记录,而且只有121家公司最终提供了记录。

根据新建筑研究所的研究,在这项研究中,LEED金铂金级的建筑被设计为比同类型的传统建筑高出约37%的能源效率。但实际上,他们的表现仅仅好了28%。(其中一些传统建筑的历史也可以追溯到一个世纪以前。)该研究的一名研究人员表示,为商业建筑管理者提供实时能源使用数据的智能电表将花费2000至5000美元,而且可能很快获得回报。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”建筑实际表现记录”¦”USGBC副总裁汤姆·希克斯回答道,LEED现在要求建筑获得至少两个点,能源和大气改善得分为69分,在总体排名中这两项得分的权重更大。希克斯说,USGBC还在努力解决另一个批评,即LEED忽略了人们进出建筑需要多少能源。

大多数建筑商倾向于夸大成本并俯瞰建筑绿色的奖励。

虽然LEED发挥着追赶,但一些州和地方政府正在努力将可持续设计转移到更广泛的建筑界。波士顿实施了一个绿色建筑代码,要求建筑物超过5万平方英尺,以满足LEED认证的标准。俄勒冈州波特兰开发了一个雄心勃勃的高性能建筑计划 - 但不能超越州建筑规范,以使其发生。相反,该市正在考虑一个“牢固”系统,新的建设许可证每平方英尺评估,并对实现LEED黄金和铂金额度的建筑物退割。为了解决LEED的缺点,建筑物也必须将能源使用减少35%以下,以低于可比较的传统建筑,以获得折扣。由于国际代码理事会今年年初批准的住宅绿色建筑标准,建筑规范的建筑守则变动可能​​会变得更加普遍。国家和地方政府通过批准的住宅绿色建筑标准。

一些司法管辖区也在推行以市场为基础的战略,认为只要让人们考虑自己使用了多少能源,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量,从明年开始,它们还必须向潜在买家和租户披露这些信息,以及建筑的“能源之星”评级。在华盛顿特区,大型商业建筑很快将不得不将它们的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,并标有每加仑行驶里程的估计值。

到目前为止,大多数建筑商都没有意识到这种变化的经济意义,他们倾向于夸大成本而忽视回报。在实践中,绿色溢价可能会使建筑成本增加2%到10%。但雷丁大学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%,使获得LEED认证的建筑的售价增加了31%。研究还表明,较低的空置率和较高的租金加在一起,每年会产生4%到11%的租金溢价。

有一个甜蜜的点,那就是积极的绿色会比更温和的方式更便宜

大多数建筑商似乎也没有意识到,避免浪费能源的最便宜的方法是从一开始就考虑它。“你需要把建筑和设计融为一体,”哈维·萨克斯(Harvey Sachs)说,“工程师、建筑师和业主要早早地相互沟通,而不是把平面图扔到墙上,告诉暖通空调的工作人员说,‘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,实际上有一个最佳的时机,在这个时机里,大力推行绿色环保会比更温和的方式更便宜。布朗宁指出,让建筑比传统设计节能20%或30%的成本更高,“因为你为建筑增加了更昂贵的措施,但你还没有削减足够的基本负荷,从而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工作,你就能将建筑的基本负荷减半,并且“非常安全地开始缩小并消除能源系统的组成部分”。

但是,这种甜蜜的点消失了,勃勃补充,因为你超出了能效的80%的提高。然后,建造者重新找到“投掷美元的美元,堆积可再生能源系统,直到你已经足够地飞行。”这意味着即使是克罗恩一样的最有意的建筑也可能会撞上“该死的碳中性”的极限,像Patrick Bellew这样的环境工程师将有充分的理由,不断担心如何达到“零能量”“ 终点线。

同时,建筑物的其余部分仍然需要离开起始块。