净零建筑可能带来能源节约繁荣-彭博社

太阳遮阳和其他供暖和制冷技术使哈佛大学的科学与工程综合体成为世界上最节能的建筑之一。

摄影师：Brad Feinknopf要求美国人减少用油、调整恒温器，是否要求过多？3月18日，国际能源署发布了一份减少石油使用的十大计划，认为发达经济体可以在未来四个月内轻松削减每日270万桶的需求量，这个数量足以避免俄罗斯入侵乌克兰引发的能源市场动荡导致的重大供应短缺。

该计划的主要建议对于还记得上世纪70年代石油输出国组织(OPEC)冲击的人来说并不陌生：降低速度限制以提高油耗，增加公共交通使用率，限制非必要的汽车和航空旅行。但它专注于交通领域，却忽视了建筑环境中可以获得的大量能效提升：建筑物每年消耗美国能源的约40%。

然而，减少建筑物能源消耗一直被化石燃料利益集团视为一种生活方式的剥夺，这一论点已经被评论员和政客内化，尽管地缘政治动荡推动油价飙升，气候变化影响颠覆了数百万人的生活。

这并非事实：有越来越多的效率措施 — 更好的隔热材料、改进的供暖和空调、更少污染的家电 — 可以帮助建筑行业快速减少碳排放。到2030年，几乎所有新建筑都可以实现零净能耗 — 净能耗意味着从电网中有所取有所还，最终能耗为零。这是一件大事，尤其是随着向电动交通方式的转变。

“规模化行动是非常可行的，”林赛·贝克告诉我。她是国际生活未来研究所（IFLI）的首席执行官，该机构运营 生态建筑挑战，这是一个极其严格的认证计划，推动建筑行业实现了几年前被认为几乎不可能的能源使用减少。

英格兰诺里奇的节能新住宅建筑符合严格的被动房认证标准。在美国，这样的建筑仍然很少见。摄影师：安德鲁·艾奇森/盖蒂图片社实现规模化将需要增加目前较为温和的政府激励措施。乔·拜登总统于三月签署的1.5万亿美元支出法案中包括 32亿美元 用于提升住宅能效。相比之下，德国正在“加倍努力减少能源使用”，斯图加特工程公司Transsolar的负责人托马斯·奥尔利用传统技术如采光、自然通风和遮阳来减少能源使用。

德国的能源转变不仅受到气候危机的紧迫性的推动，还受到停止资助不友好政权的需求的加速。该国承诺在2024年前完全摆脱俄罗斯天然气，甚至在入侵之前立即停止了 Nord Stream 2 管道的认证。这是一个政府做出的非同寻常的承诺，去年有一半以上的天然气是从俄罗斯进口的。

费城 KieranTimberlake Architects 的合伙人 Richard Maimon 表示，在节约能源方面，“没有灵丹妙药”。但也不需要任何大胆尝试。以效率为导向的技术工具 — 传感器、控制系统和先进的能源建模 — 正在不断增加，许多策略只等待规模经济来促进广泛采用。

费城 KieranTimberlake Architects 的办公室是从一家以前的啤酒灌装厂改建而来的，从屋顶的明间采集自然光和通风。摄影师：Michael Moran Photography Inc.保罗·舍尔（Paul Schwer）设法通过遵循新的节能减排口号，使他在俄勒冈州波特兰的1967年牧场房屋实现净零能耗：电气化一切。他用电热泵替换了燃气炉和热水器 — “人们不太意识到过去10年里它们变得多么高效，”他说 — 家庭的新炉灶是电感应型号。建筑物可以通过消除任何依赖石油或天然气燃料的设备来显著减少碳足迹，前提是电网成功最终消除化石燃料 — 这是一个很大的假设。“整个西海岸计划到2040年实现100%的可再生能源供电，”舍尔说，但美国其他地区的进展并不那么迅速。

Schwer 是 PAE 公司的总裁，该公司设计了美国一些排放最低建筑物的机械、电气和管道系统，包括该公司在波特兰为自己建造的一座面积为 58,000 平方英尺的净零建筑，采用了简单的策略，如可开启的窗户、充足的自然采光、良好的外部隔热和地暖系统，所有这些都由太阳能阵列增强。

位于俄勒冈州波特兰的 PAE 工程公司总部通过充足的日光、可开启的窗户和地暖系统节省能源。该工程公司与 ZGF Architects 共同设计了这座建筑。摄影师：Lara Swimmer这些措施可以很容易地大规模采用。“绝大多数美国建筑物都是三层或更低，” Schwer 说，这使它们更容易进行能源效率改造。仅这些改进就可以将能源使用量减少高达 80%，与现有建筑相比；添加可再生能源可以“立即将这些建筑物带到净零排放。”

对于新建筑，来自欧洲的要求严格的 Passive House 制度 可通过对屋顶和墙壁进行大量隔热并极力消除气密性缺陷，将电力需求降低约 75%。预制构件可以提供高能效表现同时降低建筑成本。但遮阳、自然通风和日光是免费的“被动”因素，在 Auer 看来，当人们接受适度的温度变化而不是一直固执于保持 72 华氏度的密封建筑时，这些因素可以更好地发挥作用。。

Transsolar帮助斯图加特建筑师Stefan Behnisch设计了一个优雅的小金属罩网，遮盖了哈佛大学科学与工程综合体的实验室，该综合体于去年完工。这个网格经过精心校准，可以反射不需要的太阳热量和眩光，同时可以清晰地看到外面的景色，并引入阳光，从而在白天避免使用电灯。窗户也可以打开，以捕捉季节性的微风。

由ZGF设计的加利福尼亚空气资源委员会总部大楼设计用于应对高度冷却需求。摄影师：Connie Zhou/ZGF在加利福尼亚的里弗赛德，403,000平方英尺的加利福尼亚空气资源委员会总部的亲密景观庭院被三层办公楼和工业测试结构遮荫。这座建筑由波特兰建筑公司ZGF设计，旨在容纳实验室和设施，用于测试寻求符合加利福尼亚严格尾气排放标准的汽车，该建筑被称为全国最大的零碳建筑。其他被动策略包括宽阔的屋顶悬挑和百叶窗，保护窗户免受加利福尼亚阳光的严酷热量。间接的日光减少了对电灯的需求。

CARB设施“存在非常苛刻的运营问题，”ZGF的负责人Chris Chatto说。该设施的测试区通过各种机械升级挤压千瓦，辅以大规模的太阳能阵列。该设施不使用传统的空调，而是采用一种冷却梁系统，该系统可以使用传统风扇驱动的HVAC系统能耗的四分之一，后者通过笨重的风管喷射调节空气。在现场消耗的唯一化石燃料是被测试车辆油箱中的燃料。

由KieranTimberlake设计的伦敦美国大使馆的外立面既可以最小化热量吸收，又可以防止鸟类撞击。摄影师：Leon Neal/Getty Images Europe建筑公司KieranTimberlake以其创新的节能方法而闻名 — 最著名的是其2017年在伦敦建造的美国大使馆，该大使馆装有由一种名为ETFE的透明织物制成的太阳热反射帆。其位于费城的总部，一座红砖1948年的国际风格建筑，是低能耗策略的展示橱窗，包括在屋顶顶部恢复的操作玻璃顶窗，有助于自然通风并让工作室充满日光。其中最重要的选择是恢复和改造建筑本身，这座建筑长期以来一直是Ortlieb啤酒的酿造厂。

该公司开发了一款名为 Tally 的数字工具，用于计算现有建筑材料制造中所包含的碳排放量，并将其与新零排放建筑的施工所产生的碳排放进行比较。该公司研究小组成员 Efrie Escott 表示：“我们发现我们需要运营新建筑 186 年才能实现碳回收。”

1948 年建成的费城 Ortlieb 瓶装厂已被重新构想为环保办公空间。避免新建筑可以大幅减少碳排放。摄影师：Christopher Leaman计算包含能量变得越来越重要，因为用于建筑施工的材料和产品的“碳密度”代表了其总碳足迹的很大比例。这就是为什么 KieranTimberlake 和其他人努力避免拆除可以保存和改造的建筑结构。像混凝土、钢铁和铝这样的建筑材料被称为“恶棍”，475 高性能建筑供应公司的首席执行官 Floris Buisman 表示。“它们的碳密度高得惊人。”

包含能量是跨层压木材（CLT）这种建筑材料风靡建筑行业的原因之一。这些由胶合木条粘合在一起制成的柱、梁和板是一种更环保的建筑材料。“由于 CLT 在许多情况下可以取代钢铁和混凝土，它真的有助于降低我们的碳足迹，”ILFI 的贝克表示。美国建筑法规将很快允许在高达 18 层的建筑中使用 CLT。

ZGF的波特兰国际机场新航站楼的屋顶将采用当地供应的胶合木和大型胶合板进行施工。图片来源：波特兰港口大型木材还可以打造出引人注目的空间：ZGF为波特兰国际机场新航站楼设计的方案包括一个由大型木材制成的380,000平方英尺起伏屋顶，由来自本地供应商的大型木材制成的梁、椽和胶合板制成。挂在天窗上的藤蔓和种植在下面的树木，交错的光线“就像走在森林中一样”，Chatto说。

鼓励减排工具和策略的理由不胜枚举，无论是为了节省现金、拯救地球还是削弱石油暴君的力量。这里还有一个理由：朝零排放的竞赛将引发美国的绿色就业建设热潮。目前，其他有战略目标的国家在这一领域处于领先地位：475高性能建筑供应销售的几乎所有能源效率产品都是进口的，Buisman说，其中许多来自德国。

美国仍有充分的机会赶上，但零排放技术需要决策者不仅仅是口头上的支持。Transsolar的Auer说，每个人都可以参与这场竞赛：“只要停止浪费能源。”

詹姆斯·S·拉塞尔，FAIA，是一位专注于建筑和城市增长与变化的记者和顾问。他著有《敏捷城市：在气候变化时代建设幸福与财富》。