綠色建筑：智慧建筑的另一面

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發展，比如會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），會造成有限資源的枯竭。為此，各國各地區都紛紛制定了相應的節能目標。比如歐盟已經確立了未來所有部門和國家的能源節約目標，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，因此只能實現建筑節能（不僅要將新建樓宇的能源消耗減到最低，也要對現有的建筑進行能源改造），才有可能實現歐盟的節能目標。

智慧建筑可以通過利用智能技術，大幅度地減少建筑能耗。然而，不使用這些技術，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的建筑，即綠色建筑要將其造成的環境足跡最小化，同時，提高在建筑中居住、工作或玩耍的人的幸福感。為此，綠色建筑是以對環境負責的方式來構建的，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。

本文首先介紹設計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現條件，接著介紹了國外一些政府對于建筑，尤其是翻新建筑中要達到綠色標準推出的政策支持。最后，本文介紹了綠色建筑的相關案例，以期讓讀者更好地了解智慧建筑的另一面。

設計和建造綠色建筑需要考慮的因素

在設計和建造新的綠色建筑的時候，要考慮可持續的場所、水效率、能源和大氣、材料和資源、室內環境質量、設計中的創新以及區域優先等（見表1）。

各國在設計和建造新的綠色建筑中可能會遵守不同的準則，但總體因素不外乎表1中列出的7點。例如在英國的準則就是，建議成立低碳設計專責小組，該小組應該制定出側重于四個層次設計的藍圖：第一是選址，要考慮運輸及其與其他服務的整合；第二是朝向，要最大限度地利用日光、陰影和自然通風；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；第四是使用可再生形式的能源。

智能材料解決方案及其實現條件

為了讓建筑更綠色，化工行業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節約大量的能源。

首先，是反射室內涂料。通過優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，這就會減少用于人工照明的能源使用量，并且/或者增加對自然采光的感知度。同時，這些涂層能夠優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，節能20%）。在冬天，它能夠幫助將陽光輻射熱留在建筑內。

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。當在屋頂和墻壁上使用時，對太陽能量的反射會降低屋頂和墻體的溫度，因此也就降低了屋頂下和墻壁內空間的溫度。在氣候炎熱地區的屋頂和墻壁使用這些材料時，可以降低15%的空調能耗，同時也可以縮小空調系統的規模。

第三類是相變材料（Phase Change Materials）。通常市場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。當在（內部）的墻壁和天花板上使用相變材料時，墻壁和天花板就能夠吸收和儲存白天的多余熱量，以便在夜間氣溫下降時散熱。因此，使用相變材料的屋頂和墻壁能減小室內溫度的波動性，從而節約能源。以水泥為例，制冷能耗可以減少10%。

表1：設計和建造新的綠色建筑需要考慮的因素

第四類是高級絕緣泡沫。這類具有高絕緣性能的絕緣泡沫能夠大量節省能源，并可以適應不同的建筑結構。據估計，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）。當重新整修玻璃幕墻建筑時，使用真空絕熱板模塊能夠實現設計自由。它們的隔熱性能比一些傳統保溫材料高三倍。但由于它們現在還處于介紹推出階段，因此其價格比傳統絕熱材料高很多。隨著發展，相信將很快能夠降低成本為大多數人所接受。

這些五項技術的結合可以平均讓采暖和空調的總體節能超過40%。當然，節省的準確數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模的采用智能的化學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，要提高整個價值鏈的認知，從承包公司的建筑材料采購者、建筑師、建筑管理者、業主，直到監管部門；其次，招標程序中要考慮建筑的整個生命周期成本，并包含整個生命周期內的能源消耗；第三，對特定的建筑，要基于性能選擇干預措施組合，最簡單的例子就是不能因為可能具有更高的“創新性”就盲目地傾向使用信息和通信技術密集度高的解決方案，因為很多時候，最“接地氣”的方法（比如絕緣泡沫或反光涂料）就可能達到相同的效果，而且投資更低；第四，要有足夠數量的會使用些智能材料的合格工人，他們能夠將其整合到具有成本效益、耐用并可靠的解決方案組合中；第五，要有富有吸引力的激勵機制來刺激業主新建（或翻新）樓宇，這些激勵機制可以包括補貼、對這類投資的專項貸款、創新性的融資計劃、稅收減免、對“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過程。

政策支持

對大廈業主來說，任何要求他們升級現有建筑的能源效率的監管壓力都將極大地刺激私人市場使用智能材料來翻新樓宇。以比利時首都布魯塞爾市為例，該市不僅在財政方面有相應的激勵措施，而且要求當地的新建和翻修建筑許可證中，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，德國在刺激深度能源效率的翻新工程中就已經取得了巨大的成功。在2001年到2006年間，德國工作和環境聯盟（German Alliance for Work and Environment）拿出40億歐元的公共補貼，就刺激了高達150億歐元的私人投資投向建筑改造。國有銀行德國復興信貸銀行創建了多種方案，提供比正常利率低的利率來刺激私營部門融資。在2006年到2009年間，德國復興信貸銀行各種方案下的融資活動共使用了270億歐元的貸款和贈款，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）”。這不是一時的頭腦發熱，也不是要成為明星建筑，而是因為它可以幫助改善當地的氣候。2013年12月，美國洛杉磯市議會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首個要求在新房屋使用“冷屋頂”的大城市。

之所以發生這一更改，是因為在建筑物聚集在一起的城市中，屋頂吸收太陽光，導致城市熱島效應，較高的溫度都集中在城市地區。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。通過大規模的在主要城市地區采用“降溫屋頂（cool roof）”涂料，可以顯著降低夏季城區的室外溫度和熱島效應。這不僅對周圍的環境有正面的影響，也能保持室內涼爽，讓城市更適宜居住，并能通過減少建筑對空調的需求來節省能源。美國勞倫斯伯克利國家重點實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科學家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能量估計能達到降溫屋頂本身所帶來的節約量的一半。另外，更涼爽的室外空氣能夠改善空氣質量，因為它能減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，預計將減少10%的煙霧（臭氧），這相當于每年在避免煙霧前體（例如氮氧化物）排放中節省了3億美元。同時，降溫屋頂減少了夏天下午高峰時段的用電需求，降低電網的壓力，從而減少限電和停電的可能性。”

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，其實有一些建筑從結構設計上就旨在幫助建筑更智慧，幫助人們的行為更智慧。位于英國倫敦羅梅羅之屋（Romero House）的援助機構CAFOD的總部并沒有使用數據驅動的智能技術，但仍可以幫助其使用者更有創造性的工作，減少能源使用，甚至是保持健康。該建筑的電梯被隱蔽地設在遠處，因此，CAFOD的員工上樓時的默認方式是走樓梯。咖啡間、廁所和會議室被設在樓梯間的夾層中，而不是設在辦公室所在的樓層。員工要喝咖啡必須在兩個地點間做出選擇，于是可能就會碰到一些其他部門的員工，從而有助于促進部門間的知識共享。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，才能真正有助于實現本組織的目標，同時促進社會可持續發展。