绿色建筑：智慧建筑的另一面

文/夏溦

绿色建筑：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众健康和社会发展，比如会增加空气和水中污染物（包括二氧化碳和其他温室气体、汞，以及其他一些微量元素和颗粒物），会造成有限资源的枯竭。为此，各国各地区都纷纷制定了相应的节能目标。比如欧盟已经确立了未来所有部门和国家的能源节约目标，即到2020年，将年度主要能源消耗减少20%。由于建筑部门的能源消耗大约占全球能源消耗总量的40%左右，因此只能实现建筑节能（不仅要将新建楼宇的能源消耗减到最低，也要对现有的建筑进行能源改造），才有可能实现欧盟的节能目标。

智慧建筑可以通过利用智能技术，大幅度地减少建筑能耗。然而，不使用这些技术，也可以让建筑变得“智慧”，绿色建筑正是其中的途径之一。可持续的建筑，即绿色建筑要将其造成的环境足迹最小化，同时，提高在建筑中居住、工作或玩耍的人的幸福感。为此，绿色建筑是以对环境负责的方式来构建的，它最大限度地利用材料，尽量减少资源的使用，并保障住户和周围环境的健康与安宁，不论是今天，还是未来几代人。

本文首先介绍设计和建造绿色建筑需要考虑的因素，随后阐述了智能材料解决方案及其实现条件，接着介绍了国外一些政府对于建筑，尤其是翻新建筑中要达到绿色标准推出的政策支持。最后，本文介绍了绿色建筑的相关案例，以期让读者更好地了解智慧建筑的另一面。

设计和建造绿色建筑需要考虑的因素

在设计和建造新的绿色建筑的时候，要考虑可持续的场所、水效率、能源和大气、材料和资源、室内环境质量、设计中的创新以及区域优先等（见表1）。

各国在设计和建造新的绿色建筑中可能会遵守不同的准则，但总体因素不外乎表1中列出的7点。例如在英国的准则就是，建议成立低碳设计专责小组，该小组应该制定出侧重于四个层次设计的蓝图：第一是选址，要考虑运输及其与其他服务的整合；第二是朝向，要最大限度地利用日光、阴影和自然通风；第三是热问题，即要为冬季采暖和夏季制冷考虑形状、密度、材料和系统；第四是使用可再生形式的能源。

智能材料解决方案及其实现条件

为了让建筑更绿色，化工行业提供了一些非常有吸引力的智能材料解决方案，它们可以在可接受的投资额度内节约大量的能源。

首先，是反射室内涂料。通过优于普通涂料的光反射，这些涂层能让空间感和光感最大化。反过来，这就会减少用于人工照明的能源使用量，并且/或者增加对自然采光的感知度。同时，这些涂层能够优化使用天然和人工照明（将光感增加20%，或者在两样的光感下，节能20%）。在冬天，它能够帮助将阳光辐射热留在建筑内。

其次，是反射率高并耐用的室外涂料：这些涂层反映阳光辐射光谱中的可见光和红外部分。当在屋顶和墙壁上使用时，对太阳能量的反射会降低屋顶和墙体的温度，因此也就降低了屋顶下和墙壁内空间的温度。在气候炎热地区的屋顶和墙壁使用这些材料时，可以降低15%的空调能耗，同时也可以缩小空调系统的规模。

第三类是相变材料（Phase Change Materials）。通常市场上可用的相变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、多功能的外墙及屋顶组件等。当在（内部）的墙壁和天花板上使用相变材料时，墙壁和天花板就能够吸收和储存白天的多余热量，以便在夜间气温下降时散热。因此，使用相变材料的屋顶和墙壁能减小室内温度的波动性，从而节约能源。以水泥为例，制冷能耗可以减少10%。

表1：设计和建造新的绿色建筑需要考虑的因素

第四类是高级绝缘泡沫。这类具有高绝缘性能的绝缘泡沫能够大量节省能源，并可以适应不同的建筑结构。据估计，这些高性能泡沫可以将采暖的能耗成本降低30%～80%。

第五类是真空绝热板（Vacuum insulation panel，VIP）。当重新整修玻璃幕墙建筑时，使用真空绝热板模块能够实现设计自由。它们的隔热性能比一些传统保温材料高三倍。但由于它们现在还处于介绍推出阶段，因此其价格比传统绝热材料高很多。随着发展，相信将很快能够降低成本为大多数人所接受。

这些五项技术的结合可以平均让采暖和空调的总体节能超过40%。当然，节省的准确数额将取决于建筑的类型和位置。

虽然在新建建筑和翻新建筑中大规模的采用智能的化学合成材料可以让建筑变得更绿色，但是，这不是件容易的事情，它需要满足大量的边界条件：首先，要提高整个价值链的认知，从承包公司的建筑材料采购者、建筑师、建筑管理者、业主，直到监管部门；其次，招标程序中要考虑建筑的整个生命周期成本，并包含整个生命周期内的能源消耗；第三，对特定的建筑，要基于性能选择干预措施组合，最简单的例子就是不能因为可能具有更高的“创新性”就盲目地倾向使用信息和通信技术密集度高的解决方案，因为很多时候，最“接地气”的方法（比如绝缘泡沫或反光涂料）就可能达到相同的效果，而且投资更低；第四，要有足够数量的会使用些智能材料的合格工人，他们能够将其整合到具有成本效益、耐用并可靠的解决方案组合中；第五，要有富有吸引力的激励机制来刺激业主新建（或翻新）楼宇，这些激励机制可以包括补贴、对这类投资的专项贷款、创新性的融资计划、税收减免、对“不良”建筑给予处罚等，甚至也可以是这些政策工具的组合；最后，就是要有全面考虑到建筑整个生命周期所造成的影响的建筑条例，贯穿施工、拆除到废物回收利用处理的整个过程。

政策支持

对大厦业主来说，任何要求他们升级现有建筑的能源效率的监管压力都将极大地刺激私人市场使用智能材料来翻新楼宇。以比利时首都布鲁塞尔市为例，该市不仅在财政方面有相应的激励措施，而且要求当地的新建和翻修建筑许可证中，必须积极纳入欧盟建 筑能源性能法令（Energy Performance of Building Directive，EPBD）中的要求。

早在2001年到2009年间，通过智慧融资，德国在刺激深度能源效率的翻新工程中就已经取得了巨大的成功。在2001年到2006年间，德国工作和环境联盟（German Alliance for Work and Environment）拿出40亿欧元的公共补贴，就刺激了高达150亿欧元的私人投资投向建筑改造。国有银行德国复兴信贷银行创建了多种方案，提供比正常利率低的利率来刺激私营部门融资。在2006年到2009年间，德国复兴信贷银行各种方案下的融资活动共使用了270亿欧元的贷款和赠款，在家庭提高能源效率的改造中，获得了270亿欧元的私人投资。

案例：洛杉矶的“降温屋顶

如果你打算在洛杉矶盖一座新房子，就必须确保它要有“降温屋顶（cool roof）”。这不是一时的头脑发热，也不是要成为明星建筑，而是因为它可以帮助改善当地的气候。2013年12月，美国洛杉矶市议会一致投票决定要更新市政建筑守则，要求所有新建及翻新的院舍要有“降温屋顶”，或者是屋顶要使用反射、而不是吸收太阳光的材料。做出这一更改，意味着洛杉矶成为美国首个要求在新房屋使用“冷屋顶”的大城市。

之所以发生这一更改，是因为在建筑物聚集在一起的城市中，屋顶吸收太阳光，导致城市热岛效应，较高的温度都集中在城市地区。在像洛杉矶这样具有温暖气候的城市，“降温屋顶”的影响非常大。通过大规模的在主要城市地区采用“降温屋顶（cool roof）”涂料，可以显著降低夏季城区的室外温度和热岛效应。这不仅对周围的环境有正面的影响，也能保持室内凉爽，让城市更适宜居住，并能通过减少建筑对空调的需求来节省能源。美国劳伦斯伯克利国家重点实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科学家Ronnen Levinson表示，在洛杉矶盆地30%的地表采用降温屋顶、降温人行道，并进行树木覆盖，有望将室外空气温度降低大约3摄氏度。而由更凉爽的室外温度所带来的额外的楼宇年度节能量估计能达到降温屋顶本身所带来的节约量的一半。另外，更凉爽的室外空气能够改善空气质量，因为它能减缓依赖温度的烟雾的形成。将洛杉矶盆地的室外空气温度降低3摄氏度，预计将减少10%的烟雾（臭氧），这相当于每年在避免烟雾前体（例如氮氧化物）排放中节省了3亿美元。同时，降温屋顶减少了夏天下午高峰时段的用电需求，降低电网的压力，从而减少限电和停电的可能性。”

让建筑变得更智慧的方式多种多样，除了上文提到的智能材料，其实有一些建筑从结构设计上就旨在帮助建筑更智慧，帮助人们的行为更智慧。位于英国伦敦罗梅罗之屋（Romero House）的援助机构CAFOD的总部并没有使用数据驱动的智能技术，但仍可以帮助其使用者更有创造性的工作，减少能源使用，甚至是保持健康。该建筑的电梯被隐蔽地设在远处，因此，CAFOD的员工上楼时的默认方式是走楼梯。咖啡间、厕所和会议室被设在楼梯间的夹层中，而不是设在办公室所在的楼层。员工要喝咖啡必须在两个地点间做出选择，于是可能就会碰到一些其他部门的员工，从而有助于促进部门间的知识共享。所以说，要想让建筑变得更智慧，可选的途径很多。只有找出最合适自己的组织的方案，才能真正有助于实现本组织的目标，同时促进社会可持续发展。