基里巴斯人口约 11 万,经济以渔业和农业为主,由中太平洋 33个岛屿组成,其最高点仅海拔81米,这使其有可能成为第一个因全球变暖和随之而来的海平面上升而可能完全消失的国家。近年来,气候危机一直是一个备受争议的话题,碳足迹、温室效应、大气气溶胶等许多术语已经成为我们词汇中的主要内容。另一个广泛使用的术语是“净”或“净零”排放,用作不同行业和国家的建筑目标,基本上这意味着能量平衡为零。
正如多个国家在第21届联合国气候变化大会上签署的2015年《巴黎协定》所倡导的那样,如果世界想要有机会将温度保持在 2摄氏度以下,则需要在本世纪中叶实现净排放量为零。即使首先当想到排放时,我会想到从工厂或卡车中冒出的黑烟——它们被视为大恶棍——建筑业也是这些排放的重要参与者。根据世界绿色建筑委员会的数据,该行业占全球能源消耗的 36%、与能源相关的碳排放量的 38% 和资源消耗的 50%。预计到 2060 年,这一足迹将翻一番。
对于建筑物而言,就能源而言,“净零”意味着生产可以在一年内消耗的东西。目标是消耗或吸收在建设和运营过程中排放的所有碳,除了使用的能源外,还包括材料排放的碳。净零碳建筑的定义是“高度节能并由现场和/或场外可再生能源提供动力,并保留任何抵消的碳平衡”。
一个简单的概念,但并不那么容易实现。在设计过程中以及在选择解决方案、材料和产品时,如何通过具体行动来实现这一目标?是否真的有可能实现这一目标,或者至少在新建和翻新方面更接近它?下面,我们列出了为实现这一全球目标而需要考虑的 7 件事。
1. 应用生物气候建筑的概念。
尽管可能是多余的,但利用生物气候建筑和被动概念是实现净零建筑的关键组成部分。通过设计与当地气候和环境相关的项目,可以节省能源。这意味着在白天使用尽可能多的自然光,同时平衡热能损失。框架的方向、精心计算的防晒以及在正确位置的吸收和反射材料使建筑物能够根据每个环境的需要被动地利用自然资源。
2. 尽可能在现场提供可再生能源。
该概念的核心是建筑物能够通过低成本、本地可用、无污染的可再生资源来满足其所有能源需求。例如,这意味着通过光伏板或水加热板使用太阳。或者如果可能的话,甚至使用当地的风能系统或其他可再生能源。由于每年计算,建筑物可以使用网络输出多余的能量,这些能量可以在建筑物不产生能量的期间得到补偿。但这并不是说所有建筑物都必须是巨大的发电厂。在这种情况下,能源效率是关键概念。
3. 使用高效的设备和照明。
在处理发电时,不可能不谈论电器和照明的能源效率。如果我们在发电和消费之间取得平衡,那么减少损失和提高建筑物中现有设备的效率至关重要。这意味着用更少的自然资源产生相同数量的能源,或者用更少的能源获得相同的服务。因此,选择照明、制冷、暖通空调等高效设备,以及设施、设备、工具、机器等其他装置,将减少对电能的需求。
4.注意建筑围护结构。
除了产生能源或避免有害来源外,建筑物的效率也很重要。精心设计的围护结构对于建筑物充分利用其所在环境非常重要。例如,在寒冷地区,隔热性好的房子应该损失更少的热量对环境,减少对供暖的需求。在热幅值较大的地方,利用热惯性工作可能是有利的,因为墙壁和天花板可以储存热量并在必要时释放热量。在炎热的地区,围护结构可以实现空间的通风和冷却,减少人工冷却的需要,而隔热可以避免由于热量通过围护结构进入而过度需要冷却内部空间。换句话说,通过提高围护结构的能源效率,这将意味着减少在建筑物使用过程中排放的运营碳。
5.投资门窗。
这是效率的关键组成部分,通常占新建和改建建筑物成本的很大一部分。窗户的主要作用是为了建筑居住者的福祉,因为它带来了日光并与外部联系。在这种情况下,窗户是优化节能以及冬季和夏季舒适度的重要杠杆。因此,气候特性将定义理想的窗口选择。在寒冷的气候中,高绝缘(即低 Ug 值)与增强的来自太阳的自由热量进入(高太阳能增益;g 值)相结合,可以节省热能并最大限度地减少窗户附近冷表面的感觉。另一方面,温暖的气候必须管理太阳热量收入(低 g 值)以及合理的绝缘水平,以便在没有高冷负荷的情况下最大限度地降低室内温度,并且只有有效的通风。现代镀膜玻璃与高效窗框相结合,现在可以在这两个方面找到折衷方案。
6. 消除化石燃料。
另一个关键概念是减少建筑物中化石燃料的使用。根据 RMI的说法,“建筑物中的气体燃烧以及少量石油和丙烷占整个美国经济总排放量的 10%,而只有 10 个主要州对这些排放量的 56% 负责。” 这些主要用于加热建筑物、水或烹饪。因此,与其使用天然气或石油,不如选择沼气和木材等可再生资源。根据具体情况,还可以使用热泵和地热能以及电力,最好来自清洁和可再生能源,如太阳能、风能甚至水力发电。
7.考虑嵌入碳。
考虑项目中使用的每个元素的影响对于实现净零目标也至关重要。每种材料中包含的碳是指提取、运输、制造和安装过程中温室气体排放的总和。例如,虽然混凝土是一种在制造过程中会排放大量碳的材料——尤其是在水泥的情况下——但在项目中使用木材会减少建筑物中的碳含量,因为这种材料会吸收碳,而树木会吸收碳。另一方面,玻璃虽然在制造过程中消耗了大量的碳,但具有高度的可回收性,这也应在方程式中加以考虑。
用于量化建筑物对环境影响的标准化方法,从材料提取和产品制造到使用、寿命终止和处置,是环境生命周期评估。通过这种分析,可以汇总产品供应链对环境的影响。结果以环境产品声明 的形式呈现,制造商越来越普遍地考虑其产品,以满足市场对量化环境信息不断增长的需求。
尽管像这样的全球讨论似乎与我们的日常生活相去甚远,但我们看到了简单的手势可以产生多大的影响。所有参与建筑行业的人,甚至是建筑行业的爱好者都知道他们的影响以及他们掌握的真正有效变革的力量,这是潜在的。对这个问题的怀疑已经让位于对下一代更加敌对的世界的绝望。净零建筑可能需要很高的初始投资,无论是在建设还是改造中。但这些可以被视为对世界的投资,以繁荣并保持我们所知道的。
(立青)