净零建筑:建筑业的未来?

随着人类争先恐后地应对气候变化，无数的公司，投资者，公共部门各机构和各国政府已承诺在2020年实现“净零”碳排放接下来的二三十年。

净零排放是指任何温室气体(GHG)的排放一个组织的活动必须通过等量的碳存在来平衡从大气层中移除。这是一个巨大的挑战，但如果我们要避免气候最坏的影响改变，实现净零将至关重要。

在一个行业，实现这样的目标尤为重要:建筑业。在全球范围内,一些根据世界绿色组织(World Green)的数据，39%的温室气体排放与该行业有关建筑委员会。在这一总数中，28%来自于运行使用-加热，冷却和照明-而剩下的11%是“隐含排放”(材料和建筑)过程)。

要使建筑业实现“净零”，就需要整个行业的运作方式发生巨大转变。然而,西英格兰大学建筑环境讲师帕特里克·奥弗林指出，“建筑业是一个相对保守的行业;相比之下，我们的行动相对缓慢其他学科”。

然而，为了使建筑更加环保，还有很多工作要做。

正如下面列出的七个例子所展示的，有越来越多的建设企业、建筑师和开发商生产的建筑都旨在实现净零排放。

净零建筑的想法一开始看起来相对简单。它是一个能产生能量的结构在施工和操作过程中尽可能减少排放。在哪里排放温室气体开发商(或最终的所有者)将抵消这些损失。但要从表面下看，定义什么“净零建筑”，是什么让碳中和变得非常复杂。

“我打个比方，净零建筑有点像健身，”奥弗林解释说，“没有健康的一个定义，但当你看到它的时候你就知道了。”100米短跑运动员的情况则截然不同这对马拉松运动员来说是一种健康，反过来，他对网球运动员来说是一种不同的健康。

同样的，不同类型的净零排放建筑也会有非常不同的特征他们的目的，但当涉及到能源使用时，他们都是高性能的。住宅净零公寓可以通过非常好的绝缘来实现这种“适应性”，而大型办公园区则可以通过在屋顶上安装太阳能电池板来现场发电，实现净零排放。

以“净零”的方式构建某种东西没有单一的模型，这使得它很难实现让建筑师和建筑公司知道如何进行。

第二个复杂的问题是，建筑的碳排放可以分为两部分。作为如上所述，存在具象排放(与砖和砂浆生产有关的排放，运输到现场，挖地基和搭建结构所使用的能源)。然后是运营碳排放。这是在整个建筑的生命周期中使用的所有能源加热，冷却，点燃。计算这两种“成本”的真实碳排放量是非常困难的复杂。

现在，计算运行碳成本(相对而言)比较容易。在英国，就像在许多国家一样在其他国家，所有的建筑都有一个能源性能证书(EPC)，设计师是有义务生产以显示他们在能源使用方面的效率。

为了计算能源性能，O 'Flynn说建筑师使用各种热方程。问题是这个能源等级是基于一个“标准”用户的能源消耗。

然而，当然，没有所谓的标准人，所以有些人可以用更多能源比EPC上预测的要多。

然后是计算建筑物中隐含碳的问题。这是指所有的排放与提取、制造和运输材料到建筑工地有关的。目前,没有义务计算这些排放量，而且试图计算它们是非常困难的，因为供应链的全球性质。

尽管存在这些困难，但业内仍在努力尝试实现“净零”建设对各类建设者更加切实、可行、实用。

Tom Wigg是行业机构英国绿色建筑委员会(UKGBC)的顾问，他的组织说与众多专家机构合作，共同打造英国首个净零碳建筑该标准有望在2023年推出(其他合作伙伴有:BBP、BRE和CarbonTrust、CIBSE、IStructE、LETI、RIBA和RICS)。

Wigg解释说，不同的研究机构已经进行了几年的概念性工作和研究人员。新标准的目标“不是重新发明轮子”，而是把很多东西聚集在一起现有的措施和指导纳入一个连贯的框架。任何建造者都可以用它来验证他们的计划是净零的，并向客户证明了这一点。希望这将使“绿色清洗”更加困难。

在操作阶段，这个新标准将比今天的epc走得更远。标准将会在初始设计时使用严格的方法计算碳排放，然后在实际应用中再次计算竣工阶段，以及建筑物投入使用后的另一项排放测量。这意味着建筑真正的能源排放是被测量的，而不仅仅是EPC的估计。

该标准还将关注建筑物中的隐含碳。Wigg解释说，越来越多的人今天的建筑材料都附有环境产品声明。这个量化与生产相关的温室气体排放(尽管环保署的数据无法用于大多数情况)产品)。

希望是“你所指定的材料将带有一个强大的EPD，这是特别相关的到达现场的材料或产品，你就会知道具体的排放量产品”。然而，这仍是一种愿望，而不是现实;大多数建筑材料并非如此来看看这些数据。尽管如此，还是有估算这些数字的工具。

希望在未来的使用中，计算实际排放和操作排放将变得更加容易软件奥弗林说，建筑信息模型(BIM)技术可以帮助建筑师绘制交互式数字蓝图-可以包括这些计算，作为一个设计师正在绘制一个大楼的计划。该软件可以切实地向他们展示使用该设备产生的排放量不同的设计和材料，帮助他们更容易地创建环保结构。

奥弗林认为，让零碳建筑成为现实的“技术就在那里”。“我们知道该怎么做被动式房屋(非常隔热的建筑，需要很少的外部能量输入)，我们知道该怎么做比如热泵之类的技术。”因此，真正的障碍是经济和社会。

部分问题在于终端客户想要什么。“这个国家没有一个建筑商或建筑师会给客户他们不想要的东西，”奥弗林评论道。所以，如果顾客不相信对于净零建筑的需求，建筑师和建筑商不太可能强迫他们这样做。

从经济角度来看，净零设计通常被认为建造成本更高。作为一个非常粗略的经验法则，据信它们的建造成本比标准设计高出25%左右。

然而，他指出情况并非总是如此。例如，戈德史密斯街，一个议会诺维奇被动式住宅的住房开发(详见下文)，获得了2019年斯特林奖英国最佳新建筑奖，只比常规方法贵14%。

奥弗林认为，在规模经济的作用下，净零建筑的成本可能会与传统的方法。另一个好处是居民的能源账单会更低。

另一个不同的挑战来自能源行业。奥弗林报道说，这个国家大部分的大能源公司拥有在威斯敏斯特非常活跃的专业游说组织。很自然,这些公司反对任何意味着家庭、办公室、和工厂。

奥弗林还指出，如果想要产生更大的影响，就必须大规模建造净零碳建筑的影响。目前，很多净零建筑都是非常一次性的，但这种方式的建设需要如果是为了扭转局势，可以大规模使用。

尽管存在这些障碍，但推动净零建筑的势头似乎确实强劲。汤姆UKGBC的Wigg说，当他在一家可持续发展咨询公司开始职业生涯时，“我们是坏人所有人都在房间里”，建筑商们希望做到最低限度。然而，几乎所有的英国本地当局现已宣布进入“气候紧急状态”。他说，今天，“绝大多数的大投资者和开发商都有企业净零承诺”，而且这种承诺正在逐渐扩大实际的项目。

虽然我们距离消除建筑环境中的碳排放还有很长的路要走，但看起来确实如此这个行业正在朝着正确的方向发展。然而，Wigg告诫人们不要得意忘形-并指出了房间里的大象。“英国有3000万户家庭需要减少能耗平均而言，他们的能源需求将减少约60%，“以使国家走上净能源的轨道零。新建筑正以更环保的方式设计，这是积极的我们面临的挑战是如何隔离现有的建筑。这需要付出更大的努力。

七种净零建筑

零碳建筑是什么样子的?这里有一些净零结构的例子世界。

住宅:Goldsmith Street, Norwich(英国)

戈德史密斯街是2019年斯特林奖的得主，是一个按照被动式住宅标准建造的社会住房开发项目(基本上是隔热良好的建筑，主要由太阳、人类居住者和家用电器供暖，几乎没有主动的外部输入)。

这93座联排住宅有几个智能功能来减少能源使用，包括窗户的位置，倾斜的屋顶以最大限度地利用日光，外部门廊而不是前门的信箱以减少气流，以及太阳能计划以进一步减少碳排放。

办公地点:浮动办公室鹿特丹(荷兰)

顾名思义，浮动办公室鹿特丹(FOR)是一座三层楼高的办公大楼，漂浮在鹿特丹港。这座模块化建筑主要由木材建造(如果种植新的树木，木材可以说是一种可持续的材料)，它坐落在一个漂浮的平台上，随着潮汐涨落。它的设计者指出，这也可以保护它免受海平面上升造成的洪水。

FOR宣称该办公室是负碳和正能源的(由于屋顶上的太阳能电池板，它将能源输出到电网)。由于该建筑可以拆卸，其组成部分可以重复使用，因此它也与“循环经济”的概念相联系，即在建筑的初始生命周期结束时减少浪费。此外，它还有一个绿色的屋顶，上面种满了植物，以鼓励生物多样性。

由于建在河边，FOR可以利用周围的水进行热交换。在夏天，河水比上面的空气更冷，这有助于保持这个地方的凉爽。在冬天，情况正好相反，温暖的河水有助于为建筑物供暖。

仓库:英国达文特里(Daventry) Apex Park

随着电子商务的发展，英国的仓库建设也在蓬勃发展，但环境效益往往微乎其微。然而，据开发商普洛斯称，这座43.5万平方英尺的仓库在建设和运营过程中已经超越了净零碳排放的水平。该仓库去年作为美国跨国公司康明斯的英国物流中心开放。

可持续发展的特点包括雨水收集、电动汽车充电点和1.4兆瓦的屋顶太阳能阵列。当康明斯燃气发电机组处于待机状态时，该建筑产生的能量应该超过其消耗的能量，并可以将电力反馈给电网。

医院:英国奥克尼巴尔福医院

NHS斥资6400万英镑新建的奥克尼医院是岛上2.2万居民的医疗中心。首席承包商罗伯逊解释说，这个拥有49个床位的健康中心的设计是碳中和的。

在运营碳方面，建筑采用了被动式设计，以最大限度地减少能源使用。它完全由电力驱动(奥克尼岛上没有天然气)，大部分来自电热泵，热水从空气到水热泵。灯光也由一个1200平方米的屋顶太阳能阵列保持。

当涉及到隐含碳时，还努力将影响降至最低。承包商指出，医院使用的木材约98%来自经过认证和重复使用的来源，100%的废物是从垃圾填埋场转移过来的。

学校:英国埃塞克斯斯威恩公园

Morgan Sindall Construction在瑞利的Sweyne Park学校(包括教室、WCs和员工室)以及英格利郡的其他两所学校的新教学楼的建设中处于领先位置。

该项目使用预制模块化单元，由Eco modular Buildings制造，然后在现场安装，建筑融合了几个净零功能。这些措施包括太阳能电池板、空气源热泵和低能耗通风，以及大量的绝缘材料。这使得Sweyne Park大楼成为全国首批实现这一目标的学校建筑之一。

大学:新加坡国立大学设计与环境学院(新加坡)

在潮湿的热带气候下，如何在不依赖高耗能的空调系统的情况下，让一栋有多人居住的大型建筑保持凉爽?建筑公司Serie在新加坡国立大学的新校园建筑中使用了几个净零设计元素来解决这个问题。

这座8500平方米的六层建筑包括几个旨在最大限度地减少能源使用的功能。屋顶太阳能阵列被用来为空调系统提供动力，该系统将调和后的空气分配到房间，然后通过风扇进行分配。这种方法比传统的交流系统耗能少得多。

政府:加州空气资源委员会(美国)

CARB是一个测量和分析汽车排放的美国政府机构，因此，测试汽车碳排放的建筑物本身应该是碳中性的。

为实现净零排放而设计的设施包括屋顶上的10,000块光伏电池板(这意味着所有的能源需求都能在现场得到满足)、自行车储物柜和120个电动汽车充电站。

窗户的巧妙布置意味着实验室的大部分照明都不受日光的影响，而且隔热窗户可以让室内在加州的阳光下保持凉爽。最后，校园周围种植了本地树木来吸收二氧化碳。