文/夏溦

綠色建筑：智慧建筑的另一面

文/夏溦

住宅中的能源消耗和污染排放非常不利于公眾健康和社會(huì)發(fā)展，比如會(huì)增加空氣和水中污染物（包括二氧化碳和其他溫室氣體、汞，以及其他一些微量元素和顆粒物），會(huì)造成有限資源的枯竭。為此，各國(guó)各地區(qū)都紛紛制定了相應(yīng)的節(jié)能目標(biāo)。比如歐盟已經(jīng)確立了未來所有部門和國(guó)家的能源節(jié)約目標(biāo)，即到2020年，將年度主要能源消耗減少20%。由于建筑部門的能源消耗大約占全球能源消耗總量的40%左右，因此只能實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能（不僅要將新建樓宇的能源消耗減到最低，也要對(duì)現(xiàn)有的建筑進(jìn)行能源改造），才有可能實(shí)現(xiàn)歐盟的節(jié)能目標(biāo)。

智慧建筑可以通過利用智能技術(shù)，大幅度地減少建筑能耗。然而，不使用這些技術(shù)，也可以讓建筑變得“智慧”，綠色建筑正是其中的途徑之一?？沙掷m(xù)的建筑，即綠色建筑要將其造成的環(huán)境足跡最小化，同時(shí)，提高在建筑中居住、工作或玩耍的人的幸福感。為此，綠色建筑是以對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的方式來構(gòu)建的，它最大限度地利用材料，盡量減少資源的使用，并保障住戶和周圍環(huán)境的健康與安寧，不論是今天，還是未來幾代人。

本文首先介紹設(shè)計(jì)和建造綠色建筑需要考慮的因素，隨后闡述了智能材料解決方案及其實(shí)現(xiàn)條件，接著介紹了國(guó)外一些政府對(duì)于建筑，尤其是翻新建筑中要達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)推出的政策支持。最后，本文介紹了綠色建筑的相關(guān)案例，以期讓讀者更好地了解智慧建筑的另一面。

設(shè)計(jì)和建造綠色建筑需要考慮的因素

在設(shè)計(jì)和建造新的綠色建筑的時(shí)候，要考慮可持續(xù)的場(chǎng)所、水效率、能源和大氣、材料和資源、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新以及區(qū)域優(yōu)先等（見表1）。

各國(guó)在設(shè)計(jì)和建造新的綠色建筑中可能會(huì)遵守不同的準(zhǔn)則，但總體因素不外乎表1中列出的7點(diǎn)。例如在英國(guó)的準(zhǔn)則就是，建議成立低碳設(shè)計(jì)專責(zé)小組，該小組應(yīng)該制定出側(cè)重于四個(gè)層次設(shè)計(jì)的藍(lán)圖：第一是選址，要考慮運(yùn)輸及其與其他服務(wù)的整合；第二是朝向，要最大限度地利用日光、陰影和自然通風(fēng)；第三是熱問題，即要為冬季采暖和夏季制冷考慮形狀、密度、材料和系統(tǒng)；第四是使用可再生形式的能源。

智能材料解決方案及其實(shí)現(xiàn)條件

為了讓建筑更綠色，化工行業(yè)提供了一些非常有吸引力的智能材料解決方案，它們可以在可接受的投資額度內(nèi)節(jié)約大量的能源。

首先，是反射室內(nèi)涂料。通過優(yōu)于普通涂料的光反射，這些涂層能讓空間感和光感最大化。反過來，這就會(huì)減少用于人工照明的能源使用量，并且/或者增加對(duì)自然采光的感知度。同時(shí)，這些涂層能夠優(yōu)化使用天然和人工照明（將光感增加20%，或者在兩樣的光感下，節(jié)能20%）。在冬天，它能夠幫助將陽光輻射熱留在建筑內(nèi)。

其次，是反射率高并耐用的室外涂料：這些涂層反映陽光輻射光譜中的可見光和紅外部分。當(dāng)在屋頂和墻壁上使用時(shí)，對(duì)太陽能量的反射會(huì)降低屋頂和墻體的溫度，因此也就降低了屋頂下和墻壁內(nèi)空間的溫度。在氣候炎熱地區(qū)的屋頂和墻壁使用這些材料時(shí)，可以降低15%的空調(diào)能耗，同時(shí)也可以縮小空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模。

第三類是相變材料（Phase Change Materials）。通常市場(chǎng)上可用的相變材料在就是一系列具有活性成分的半成品的材料，比如石膏、水泥、石膏板、多功能的外墻及屋頂組件等。當(dāng)在（內(nèi)部）的墻壁和天花板上使用相變材料時(shí)，墻壁和天花板就能夠吸收和儲(chǔ)存白天的多余熱量，以便在夜間氣溫下降時(shí)散熱。因此，使用相變材料的屋頂和墻壁能減小室內(nèi)溫度的波動(dòng)性，從而節(jié)約能源。以水泥為例，制冷能耗可以減少10%。

表1：設(shè)計(jì)和建造新的綠色建筑需要考慮的因素

第四類是高級(jí)絕緣泡沫。這類具有高絕緣性能的絕緣泡沫能夠大量節(jié)省能源，并可以適應(yīng)不同的建筑結(jié)構(gòu)。據(jù)估計(jì)，這些高性能泡沫可以將采暖的能耗成本降低30%～80%。

第五類是真空絕熱板（Vacuum insulation panel，VIP）。當(dāng)重新整修玻璃幕墻建筑時(shí)，使用真空絕熱板模塊能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)自由。它們的隔熱性能比一些傳統(tǒng)保溫材料高三倍。但由于它們現(xiàn)在還處于介紹推出階段，因此其價(jià)格比傳統(tǒng)絕熱材料高很多。隨著發(fā)展，相信將很快能夠降低成本為大多數(shù)人所接受。

這些五項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合可以平均讓采暖和空調(diào)的總體節(jié)能超過40%。當(dāng)然，節(jié)省的準(zhǔn)確數(shù)額將取決于建筑的類型和位置。

雖然在新建建筑和翻新建筑中大規(guī)模的采用智能的化學(xué)合成材料可以讓建筑變得更綠色，但是，這不是件容易的事情，它需要滿足大量的邊界條件：首先，要提高整個(gè)價(jià)值鏈的認(rèn)知，從承包公司的建筑材料采購者、建筑師、建筑管理者、業(yè)主，直到監(jiān)管部門；其次，招標(biāo)程序中要考慮建筑的整個(gè)生命周期成本，并包含整個(gè)生命周期內(nèi)的能源消耗；第三，對(duì)特定的建筑，要基于性能選擇干預(yù)措施組合，最簡(jiǎn)單的例子就是不能因?yàn)榭赡芫哂懈叩摹皠?chuàng)新性”就盲目地傾向使用信息和通信技術(shù)密集度高的解決方案，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候，最“接地氣”的方法（比如絕緣泡沫或反光涂料）就可能達(dá)到相同的效果，而且投資更低；第四，要有足夠數(shù)量的會(huì)使用些智能材料的合格工人，他們能夠?qū)⑵湔系骄哂谐杀拘б妗⒛陀貌⒖煽康慕鉀Q方案組合中；第五，要有富有吸引力的激勵(lì)機(jī)制來刺激業(yè)主新建（或翻新）樓宇，這些激勵(lì)機(jī)制可以包括補(bǔ)貼、對(duì)這類投資的專項(xiàng)貸款、創(chuàng)新性的融資計(jì)劃、稅收減免、對(duì)“不良”建筑給予處罰等，甚至也可以是這些政策工具的組合；最后，就是要有全面考慮到建筑整個(gè)生命周期所造成的影響的建筑條例，貫穿施工、拆除到廢物回收利用處理的整個(gè)過程。

政策支持

對(duì)大廈業(yè)主來說，任何要求他們升級(jí)現(xiàn)有建筑的能源效率的監(jiān)管壓力都將極大地刺激私人市場(chǎng)使用智能材料來翻新樓宇。以比利時(shí)首都布魯塞爾市為例，該市不僅在財(cái)政方面有相應(yīng)的激勵(lì)措施，而且要求當(dāng)?shù)氐男陆ê头藿ㄖS可證中，必須積極納入歐盟建 筑能源性能法令（Energy Performance of Building Directive，EPBD）中的要求。

早在2001年到2009年間，通過智慧融資，德國(guó)在刺激深度能源效率的翻新工程中就已經(jīng)取得了巨大的成功。在2001年到2006年間，德國(guó)工作和環(huán)境聯(lián)盟（German Alliance for Work and Environment）拿出40億歐元的公共補(bǔ)貼，就刺激了高達(dá)150億歐元的私人投資投向建筑改造。國(guó)有銀行德國(guó)復(fù)興信貸銀行創(chuàng)建了多種方案，提供比正常利率低的利率來刺激私營(yíng)部門融資。在2006年到2009年間，德國(guó)復(fù)興信貸銀行各種方案下的融資活動(dòng)共使用了270億歐元的貸款和贈(zèng)款，在家庭提高能源效率的改造中，獲得了270億歐元的私人投資。

案例：洛杉磯的“降溫屋頂

如果你打算在洛杉磯蓋一座新房子，就必須確保它要有“降溫屋頂（cool roof）”。這不是一時(shí)的頭腦發(fā)熱，也不是要成為明星建筑，而是因?yàn)樗梢詭椭纳飘?dāng)?shù)氐臍夂颉?013年12月，美國(guó)洛杉磯市議會(huì)一致投票決定要更新市政建筑守則，要求所有新建及翻新的院舍要有“降溫屋頂”，或者是屋頂要使用反射、而不是吸收太陽光的材料。做出這一更改，意味著洛杉磯成為美國(guó)首個(gè)要求在新房屋使用“冷屋頂”的大城市。

之所以發(fā)生這一更改，是因?yàn)樵诮ㄖ锞奂谝黄鸬某鞘兄?，屋頂吸收太陽光，?dǎo)致城市熱島效應(yīng)，較高的溫度都集中在城市地區(qū)。在像洛杉磯這樣具有溫暖氣候的城市，“降溫屋頂”的影響非常大。通過大規(guī)模的在主要城市地區(qū)采用“降溫屋頂（cool roof）”涂料，可以顯著降低夏季城區(qū)的室外溫度和熱島效應(yīng)。這不僅對(duì)周圍的環(huán)境有正面的影響，也能保持室內(nèi)涼爽，讓城市更適宜居住，并能通過減少建筑對(duì)空調(diào)的需求來節(jié)省能源。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科學(xué)家Ronnen Levinson表示，在洛杉磯盆地30%的地表采用降溫屋頂、降溫人行道，并進(jìn)行樹木覆蓋，有望將室外空氣溫度降低大約3攝氏度。而由更涼爽的室外溫度所帶來的額外的樓宇年度節(jié)能量估計(jì)能達(dá)到降溫屋頂本身所帶來的節(jié)約量的一半。另外，更涼爽的室外空氣能夠改善空氣質(zhì)量，因?yàn)樗軠p緩依賴溫度的煙霧的形成。將洛杉磯盆地的室外空氣溫度降低3攝氏度，預(yù)計(jì)將減少10%的煙霧（臭氧），這相當(dāng)于每年在避免煙霧前體（例如氮氧化物）排放中節(jié)省了3億美元。同時(shí)，降溫屋頂減少了夏天下午高峰時(shí)段的用電需求，降低電網(wǎng)的壓力，從而減少限電和停電的可能性?！?/p>

讓建筑變得更智慧的方式多種多樣，除了上文提到的智能材料，其實(shí)有一些建筑從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就旨在幫助建筑更智慧，幫助人們的行為更智慧。位于英國(guó)倫敦羅梅羅之屋（Romero House）的援助機(jī)構(gòu)CAFOD的總部并沒有使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能技術(shù)，但仍可以幫助其使用者更有創(chuàng)造性的工作，減少能源使用，甚至是保持健康。該建筑的電梯被隱蔽地設(shè)在遠(yuǎn)處，因此，CAFOD的員工上樓時(shí)的默認(rèn)方式是走樓梯?？Х乳g、廁所和會(huì)議室被設(shè)在樓梯間的夾層中，而不是設(shè)在辦公室所在的樓層。員工要喝咖啡必須在兩個(gè)地點(diǎn)間做出選擇，于是可能就會(huì)碰到一些其他部門的員工，從而有助于促進(jìn)部門間的知識(shí)共享。所以說，要想讓建筑變得更智慧，可選的途徑很多。只有找出最合適自己的組織的方案，才能真正有助于實(shí)現(xiàn)本組織的目標(biāo)，同時(shí)促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。