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博尔德谷学区的净零能耗发展之路

Laurie Guevara-Stone,落基山研究所编辑


在美国,学校建筑是所有商业建筑中第三大能耗用户。这不仅产生大量二氧化碳排放,且成本高昂。全美K-12学校(从幼儿园到高中)的校园建筑每年能源消耗账单为80亿美元,这比花在计算机和教科书上的成本加起来还要多。为此,科罗拉多州的一个学区决定着手解决这个问题。

博尔德谷学区(BVSD)在推进一项雄心勃勃的计划,将学区内超过50幢建筑改造为净零能耗建筑,并在2050年实现80%的减排目标。在博尔德谷学区共480万平方英尺的面积上,超过70%的建筑都是30年前建造的,所以这个计划包括节能系统调试、深度改造和新建工程。落基山研究所与BVSD合作,不仅是为了帮助该学区实现其宏伟目标,还为了将该学区打造成为科罗拉多州乃至全美净零能耗学区的模范,激励更多后来者加入改造行列。

规划先行

2009年,博尔德谷学区就开发了它的第一个可持续发展管理体系(SMS),就建筑、材料、交通和教育开展的可持续发展设定愿景与目标。此系统使该学区降低了能源和水资源消耗,增加了对可再生能源的利用,并增加了自然降解与循环利用。为进一步改善该体系,该学区在2013年又开发了可持续发展能源计划(SEP),解决了能源对于该学区可持续发展目标和预算的影响:能源消费是该学区内仅次于人员工资的第二大支出项目。博尔德谷学区每年在电力和天然气上的花费约为500万美元。落基山研究所建筑能效部门董事Victor Olgyay指出:“这个项目不仅关系到能源和气候问题,还关系到纳税人所纳税金的合理利用。”

可持续发展能源计划列出了学区的短期目标,即到2019年,全区能源消耗量要比2008年水平降低20%。而长期目标是到2050年将平均能源消耗强度(EUI,即每平方英尺每年的能源消耗量)降至30 kBtu/SF以下,最终达到净零能耗目标。这个目标比当前学区内建筑物的平均能源消耗强度(65 kBtu/SF)降低了一半以上。幸运的是,博尔德谷学区能源系统项目经理Jeff Medwetz对深度改造非常了解。他说:“几年前我在一次会议上听到落基山研究所的研究人员谈到了深度改造的问题。我对他的观点非常认同,并对此做了更深入的研究。因此,我们的能源计划中才加入了深度改造的概念。”

2014年,学区内选民投票通过了一项5.765亿美元的债券方案,为整个学区内的设备改建提供资金,包括根据计划提升整个学区的建筑能效。这一计划包括8所学校的深度改造,另外38所学校的节能系统调试,4所新建学校以及3套学区配套设施的建设。最重要的是,项目规划在债券发行方案通过前就已经完成了。Olgyay表示:“当资金到位时,学区已经做好了准备。他们已经设定了目标并筹划好了方案。”

这个项目的另一个重要特点是,该学区认识到了能效在整体规划中的重要性。落基山研究所建筑能效部门项目经理Cara Carmichael说:“在学校环境里,存在太多来自家长、校方工作人员及校长等不同方面的声音,为满足不同人群的需求,能效 常常会被放在次要的位置。但实际上能效应该被摆在首要位置,这是一种成本控制的方法。我们要关心的是整个学区内的长期财务可行性。”

教育团队

学区想要在设计和施工上进行全面的考虑,团结项目团队中的每一位成员,以实现可持续发展的目标。Medwetz说:“我意识到,如果想要实现我们的目标,必须改变过去的做法。作为一名建筑师,我意识到我们需要采用整体优化的设计。这对于我们的工作人员和整个学区来说都是思维模式的彻底转变,所以我们需要专家来培训我们并设定目标。所以我们聘请了落基山研究所。”

落基山研究所与博尔德谷学区成立了两个工作组,一个专注于深度改造,另一个则专注于新建工程。工作组参与人员包括了学区主要决策者、项目经理、建筑师、工程师、承包商、以及负责能源建模和调试的McKinstry公司的代表。落基山研究所高级咨询师Brett Bridgeland说:“很难得各方都能聚齐。把所有人都招集到同一个房间内真是太棒了,大家有问题可以随时讨论随时分享。”团队讨论了从常规情形到极端情形的各种结果,以及各种能效解决方案。

Medwetz表示,工作组为整个设计团队设定目标,告诉他们学区对实现目标坚定不移。“我们可以写下项目的所有要求,但更务实的方法是让所有相关设计师、承包商和项目经理们坐在同一个房间内讨论并达成一致意见。”

新建工程工作组的重点是新建一所K-8学校(从幼儿园到初中)和重建三所小学,以及实现能源消耗强度系数25的目标。该目标一旦实现,能效将提高一倍以上,并能减少一半的能耗和能源成本(当前K-12学校的平均能源消耗强度为58.2)。初始建模显示这四所学校能够平均节约67%的能源,能耗强度在30以下。据Medwetz介绍,仅这三幢建筑每年就能为学区节约5.8万美元,“如果我们能够实现债券计划所设定的所有目标,那么整个学区的能效将提高29%以上,每年在公共费用这一栏就可以节省将近50万美元。这些节省下来的资金可以直接用于教学中。”

更深远的影响

这个项目的影响已经远远超出了博尔德谷学区本身。Olgyay说:“博尔德谷学区为全美约1.2万个学区树立了榜样,并为我们的下一代创造一个更加可持续的未来。”尽管债券资金是这个项目一个特别的机会,但那些没有债券资金的学区还可以通过其它方式获得资金支持以实现净零能耗的目标,比如合同能源管理、购电协议以及其它公共机构能效融资机制等。

这个项目不仅带来了环境和经济效益。Carmichael有两个孩子,都在博尔德谷学区的学校读书,她说:“这个项目之所以重要不仅关系到财政成本,更关系到孩子们的健康和快乐。他们在精心规划的、可持续的环境中能够更加专心地学习。”

博尔德谷学区的可持续发展计划的工作人员为学区内的老师们提供了相关资源,帮助他们将能效和可持续发展相关的校园工作、学区实时能耗数据以及绿色建筑的基本概念融入到日常教学计划当中。同时,能源团队还每年举办能耗竞赛,各个学校将通过行为转变和教育来进行能源节约大比拼。

三所新建小学将在2017-2018学年开始招生。博尔德谷学区的改造项目成了全美所有学校的楷模,它展示了我们如何能够通过深度改造和高效建筑对学校的成本开支、环境以及学生的健康和教育带来积极而深远的影响。Olgyay自己的两个孩子也都在此学区内上学,他说:“孩子们一生中很多关键的时刻都发生在校园里。如果我们能够提高他们对能源问题的认识,将可持续发展和道德品质教育放在重要的位置,就能够帮助孩子们更好地认识能源问题,并将学到的东西运用到日常生活中。”