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已建建筑是美国城市可持续发展的最大挑战

Iain Campbell,落基山研究所常务董事

Koben Calhoun,落基山研究所项目经理

2016年1月21日

在美国,建筑因照明、供暖、空调、电梯以及通过插销用电的各种电器等产生的能耗占全国总能耗的41%。在诸如芝加哥、纽约这样的大城市,这个比例甚至超过了70%。当全世界都在寻求清洁能源发展时,一个很现实的问题就是我们必须降低城市以及城市中建筑产生的能耗。

好消息是,已经有越来越多的城市承诺了宏伟的气候和可持续发展目标,这正是去年12月份在巴黎举办的联合国气候大会达成协议后我们所期盼的。随着全美越来越重视发展能源法规、标准以及绿色建筑认证(如美国绿色建筑委员会的LEED认证),我们已经在新建建筑的质量和能效方面取得了长足的进步。然而,为了创造更具能效的未来,我们不能仅仅依靠新建建筑这种资源密集型发展方式降低能耗。我们当前的已建建筑中,绝大多数在2030年(各国已达成共识要在气候变化方面获得显著成果的时间节点)将仍在使用。在商业建筑领域更是如此,尤其是在大型商业建筑中,超过75%的已建建筑的使用寿命都在15年以上。

众所周知,在已建大型商业建筑中解决能源使用问题是非常困难的。当前大型商业建筑每年所完成的能效方面投资仅占具有经济效益的所有可行能效投资的2%。当一个市场的运行水平远低于其财务潜力时,常常都是因为其供应模式无法满足市场购买准则——已建建筑能效改造市场正是如此。一次传统的建筑能效改造(改造项目包括替换机械系统、外窗、隔热系统及其它)需要高额的资金投入,所以它常常被安排与建筑的大型改造或资本密集型建筑系统升级同时进行。虽然定制化改造能够使特定建筑实现大量的能效节约且拥有一定的市场需求,但这种方式并不是一个可以快速开展或能够形成规模的商业模式。

我们需要一种更加产业化的模式,既能够降低成本,又能够简化买家的决策制定过程。然而,正如每一个城市都是不同的,每一座建筑也都有其独特的用途、系统和节能方式。因此我们的挑战就是如何运用一种产业化的改造流程来实现 每一座建筑独特的节能潜力。要想获得市场吸引力,改造方式需要满足以下四点:

  • 相关性(适用于目标建筑)
  • 快速(项目能够在一年内完成)
  • 前期投资较低(或者由第三方提供低成本投资更好)
  • 经济可行性(投资回收期在4年以内,2年左右最好)

这些条件是可以满足的。通过参与改造芝加哥商业建筑行动(这是一项公司合作项目,旨在推广和支持商业和公共建筑的能效改造),我们正在开发一套能够在建筑改造过程中加入大众定制化模型的产业化改造方式。大众定制化模型能够运用科技将定制化的消费体验与规模化生产过程的高效有机结合。这种方式已经成功应用于多个产业和特定项目中,包括服装、跑鞋生产、汽车制造、建筑等行业。

低成本遥感技术的出现,以及从建筑系统和用能设备中获得数据的能力,为这种产业化改造方式的出现提供了技术支持。大量的数据能够收集并动态地输入到软件应用中。这个技术平台能够用来识别和捕捉建筑能效提升机会,并能提供持续改进方案。

这种技术如何能够实现规模化应用?首要因素是要将改造范围限制在一定数量的、经过精心设计的核心改造举措上,而且这些举措能够运用于大量已建建筑中。关键之二是只采用那些被技术平台认定为能够独立满足市场标准的独特改造举措。第三个关键因素在于能够将这一产业化改造方式同时应用在多个建筑项目中,从而获得规模经济效益。

我们希望这种产业化的改造方式能够降低建筑改造成本的30%以上,并保证项目的投资回收期在4年以内。建筑使用者们也能获益,如配备了数字化控制系统的高效LED照明能够保证恒定的光照水平;更普遍和智能的数字化控制系统能够更好的控制室内温度与湿度的平衡,使供热和空调系统中的气流和水流更加灵活(而不是全开或全关),从而降低背景噪音。

芝加哥正在试用这种方式,但其它城市也需紧随其后,从而为控制全球碳排放贡献力量。各市政府担当关键角色,包括实施能效标杆和公开法令来协助识别有节能潜力的建筑;作为召集人和潜在的项目管理者,确保改造模型能够实现规模化应用;通过立法促进创新融资机制的产生,例如为能效项目提供专项资金的产权评估清洁能源机制(PACE)。

我们并不需要新技术来降低建筑能耗和城市碳足迹,所需技术已经存在。我们缺乏的是能够将其规模化应用的市场机制。我们希望芝加哥试点项目能够证明这种方式的可行性,从而真正将其推向更广阔的市场。