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建筑減排的綠色地標(biāo)

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時(shí)間：2009-12-23 10:05:58 [收藏]
　　如果要為建筑節(jié)能減排豎立一座地標(biāo)，再也沒有比帝國大廈改造項(xiàng)目更具代表性的了。
    　　如果要為建筑節(jié)能減排豎立一座地標(biāo)，再也沒有比帝國大廈改造項(xiàng)目更具代表性的了。

    　　2008年2月，由克林頓氣候行動(dòng)計(jì)劃（The Clinton Climate Initiative，簡稱CCI）發(fā)起的帝國大廈減排項(xiàng)目悄然啟動(dòng)。一年半之后，在這座久負(fù)盛名的建筑幾乎看不到變化的外表之下，綠色的心臟已經(jīng)開始搏動(dòng)。改造完成后，帝國大廈將比過去減少38%的二氧化碳排放量。

    　　作為紐約市乃至美國的標(biāo)志性建筑，帝國大廈（Empire State Building，其中Empire State是紐約州的別稱）建成于1931年。對(duì)于人來說，78歲是一個(gè)垂邁的年齡。但在建筑學(xué)上，帝國大廈正值壯年。在1933年的電影《金剛》及2005年的重拍版中，金剛爬到帝國大廈頂端和戰(zhàn)斗機(jī)一番搏斗之后，跌落而死，但大廈巍然不動(dòng)。直到今天，這座位于第五大道和西三十四街交叉口的102層摩天大樓，仍被美國土木工程師協(xié)會(huì)喻為世界七大工程奇跡之一。它以及其底層地基被紐約城市標(biāo)志保護(hù)委員會(huì)指定成為1986年的國家歷史標(biāo)志。

    　　帝國大廈建造時(shí)采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)和昂貴的材料科技，這使它堅(jiān)不可摧。同時(shí)，帝國大廈的內(nèi)部裝修以豪奢著稱，這反映了美國在那個(gè)時(shí)代對(duì)經(jīng)濟(jì)奇跡的追求。帝國大廈建成時(shí)，正值西方經(jīng)濟(jì)大蕭條，當(dāng)時(shí)的人們對(duì)花費(fèi)巨資建造這樣一座高樓不乏爭論。不過當(dāng)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇之后，美國很快進(jìn)入了帝國式的野心擴(kuò)張時(shí)代，帝國大廈也被人們視為美國在逆境中不放棄夢(mèng)想與野心的象征，并與自由女神一起成為紐約市的地標(biāo)建筑。

    　　2008年，美國又一次陷入經(jīng)濟(jì)危機(jī)。與70多年前不同的是，這一次，人們終于承認(rèn)不應(yīng)只追求住在更高、更大、更昂貴的房子里，而應(yīng)轉(zhuǎn)向關(guān)注如何在不破壞自然生態(tài)的條件下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生存。帝國大廈注定在這一次變革中擁有不可替代的位置。一批環(huán)保主義者發(fā)動(dòng)起來，他們不僅發(fā)起和參與了帝國大廈的減排項(xiàng)目，更將其視為帝國資本主義時(shí)代結(jié)束的標(biāo)志，呼吁人們改變自己的生活和消費(fèi)習(xí)慣，呼吁商業(yè)機(jī)構(gòu)以尋求“綠金”的方式提供支持。

    　　在這座美國的地標(biāo)建筑面前展開的，不僅僅是一座建筑的節(jié)能改造計(jì)劃，而是屬于下一個(gè)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)夢(mèng)想。

    　　克林頓與帝國大廈

    　　即便在摩天高樓鱗次櫛比的曼哈頓，帝國大廈也是一道單獨(dú)的風(fēng)景。幾乎每一個(gè)來紐約的人，都希望登上帝國大廈1050英尺高的觀景平臺(tái)，從那里俯瞰紐約全貌。它的一舉一動(dòng)是如此引人關(guān)注，以至于節(jié)能改造計(jì)劃提出后不久，就變成了一個(gè)公眾項(xiàng)目。

    　　CCI由美國前總統(tǒng)比爾・克林頓于2006年8月發(fā)起成立，隸屬于克林頓基金會(huì)（Clinton Foundation）。退休后的克林頓熱衷于公益活動(dòng)，曾被授予“杜魯門公共服務(wù)獎(jiǎng)”。CCI致力于減少全球40座大城市的溫室氣體排放，對(duì)抗氣候變暖。

    　　政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）2007年發(fā)布的報(bào)告指出，人類是造成近250年來氣候劇變的主要原因。所有那些曾經(jīng)被用來展示人類改造自然的雄心的工業(yè)活動(dòng)，包括石油、鋼鐵和建筑產(chǎn)業(yè)在內(nèi)，所排放的二氧化碳對(duì)氣候帶來的影響，超過了之前40萬年的總和。按照現(xiàn)在的排放增長速度，人類很有可能在這個(gè)世紀(jì)末面臨生存危機(jī)。作為行動(dòng)計(jì)劃中最重要的內(nèi)容之一，CCI希望通過與能源服務(wù)公司、金融機(jī)構(gòu)以及政府的合作，為那些能耗驚人的現(xiàn)代建筑提供節(jié)能減排方案。對(duì)帝國大廈的改造，就是這個(gè)計(jì)劃中至關(guān)重要的一步。

    　　CCI首先要說服帝國大廈的所有者，讓他們同意為這個(gè)巨人動(dòng)一個(gè)“小手術(shù)”。CCI向帝國大廈的管理團(tuán)隊(duì)承諾說，手術(shù)將不影響帝國大廈的日常運(yùn)營，租戶仍然可以在改造期間在這里正常工作，游客們?nèi)匀豢梢缘?ldquo;金剛曾攀爬過”的頂層觀光。一切改造都將是靜悄悄的。

    　　紐約并不是最需要減排改造的城市。事實(shí)上，橫亙?cè)诘蹏髲B腳下的這塊土地，是美國最環(huán)保的城市之一。由于發(fā)達(dá)的公共交通網(wǎng)絡(luò)，極高的人口密度以及較小的平均住宅面積，紐約市的人均碳排放量僅為美國平均水平的1/3。同時(shí)，紐約還聲稱到2030年，要將目前的碳排放量再減少30%。但CCI的目標(biāo)是建立一個(gè)讓全美國仰視的地標(biāo)，用一個(gè)項(xiàng)目去影響整個(gè)世界。最終，這一點(diǎn)打動(dòng)了決策人。“帝國大廈變綠的主意能夠同樣激勵(lì)其他國家的建筑所有者，因?yàn)榈蹏髲B被視為是紐約的代表性建筑。”凱蘿・威利斯說，她是紐約摩天大樓博物館的創(chuàng)始人和館長。

    　　帝國大廈所能影響的建筑行業(yè)，是全球二氧化碳排放量占比最大的領(lǐng)域。在美國，現(xiàn)有建筑的氣體排放占到了城市溫室氣體排放總量的50%-80%。根據(jù)建筑所有者及管理者協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，80%的建筑樓宇生命周期成本都發(fā)生在其建成之后，其中18%來自使用成本。這說明了建筑節(jié)能改造項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上的必要性。

    　　一開始，說服帝國大廈接受節(jié)能改造項(xiàng)目的工作并不順利。但2008年金融危機(jī)的蔓延，讓局面發(fā)生了戲劇性的變化。當(dāng)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)因?yàn)檫^度揮霍而陷入危機(jī)時(shí)，你有什么理由拒絕一個(gè)別人已經(jīng)伸出援手的節(jié)能項(xiàng)目呢？帝國大廈不僅是一棟建筑，更是一個(gè)年直接營業(yè)額超過2000萬美元，擁有上千家知名跨國公司入駐的商業(yè)王國。“對(duì)于可持續(xù)性，我們有一個(gè)十分深厚的承諾。”帝國大廈公司可持續(xù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人托尼・馬金說，“如果不將可持續(xù)性納入到我們的商業(yè)和生活考慮之中，我們將會(huì)對(duì)未來產(chǎn)生極大的危害。”

    　　2008年2月，在CCI與帝國大廈達(dá)成關(guān)鍵共識(shí)之后，相關(guān)機(jī)構(gòu)的工程師們迅速圍繞這個(gè)項(xiàng)目組織起來。項(xiàng)目的參與者都是行業(yè)精英，他們想在歷史上留下自己的足跡。CCI負(fù)責(zé)資源組織和行動(dòng)傳播，仲量聯(lián)行（JLL）是項(xiàng)目管理人，江森自控（JCI）是首選的能源服務(wù)公司，落基山研究院（RMI）提供可持續(xù)策略的專家支持。

    　　膝蓋法則

    　　為帝國大廈這樣一座建筑制定節(jié)能減排計(jì)劃，顯然沒有百科全書可以參照。合作團(tuán)隊(duì)建立之初，在2008年4月到11月的最初6個(gè)多月中，一直都在為一個(gè)問題爭論不休：究竟該設(shè)定多高的減排目標(biāo)？

    　　這是一個(gè)很容易理解的矛盾：你完全可以讓整棟大樓實(shí)現(xiàn)零排放。當(dāng)然，這也許意味著上億美元的投入。如果不能在可衡量的時(shí)間段內(nèi)收回投資，項(xiàng)目就會(huì)變成一個(gè)自欺欺人的笑話，這將違反建立“綠色地標(biāo)”的初衷。但如果只考慮成本的話，那么最好干脆不要開工，因?yàn)閷?duì)于這棟擁有204385平方米建筑面積的巨人來說，任何一個(gè)微小項(xiàng)目的改造都耗資巨大。僅僅更換6500扇窗戶，就需要投入上百萬美元。如果要更新空調(diào)系統(tǒng)，更是一個(gè)天文數(shù)字。

    　　最終，工程師們達(dá)成了共識(shí)。他們繪制了一條成本收益曲線。橫軸是投入，縱軸是減排量。曲線與預(yù)計(jì)的一樣，投入是隨減排量增加而增加的。但在基數(shù)較小的情況下，如果增加投入，減排效果很明顯，這時(shí)曲線的斜率是陡峭的。而當(dāng)投入達(dá)到一定數(shù)值之后，曲線的斜率會(huì)變緩，換句話說，隨投入增加而帶來的減排效果就不那么顯著了。最終，他們選擇了曲線上斜率發(fā)生最大轉(zhuǎn)折的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)被稱為“膝蓋”，它代表了在一定情況下，投入產(chǎn)出比最為經(jīng)濟(jì)的一點(diǎn)。

    　　在“膝蓋”點(diǎn)上，那些在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良和效率提升行為，通常優(yōu)先于那些依賴新設(shè)備投資的節(jié)能措施。項(xiàng)目組達(dá)成的共識(shí)可以用一句話來概括：我們沒有辦法將墻壁推倒重建，但我們可以選擇改造對(duì)象。一個(gè)例子是空氣控制單元改造方案的設(shè)計(jì)。工程師們認(rèn)為，與其以同樣的設(shè)備替換掉老設(shè)備，不如嘗試使用不同速率的風(fēng)扇。盡管邊際成本會(huì)更高，但根據(jù)溫度來控制風(fēng)速能夠更有效地提高能效，并且帝國大廈只需要在每層的兩個(gè)點(diǎn)而不是過去的四個(gè)點(diǎn)安裝風(fēng)扇。

    　　另一個(gè)例子是蒸汽散熱器（即暖氣片）的改造方案設(shè)計(jì)。帝國大廈現(xiàn)有散熱器的效率并不高，原因在于大樓的隔熱效果不佳，現(xiàn)有散熱器的熱量有一半都通過墻壁傳到大樓以外。只要在散熱器后面安裝隔熱裝置，就可以實(shí)現(xiàn)采熱效率的提升。根據(jù)設(shè)計(jì)，這個(gè)項(xiàng)目完成后，每年可減少480噸二氧化碳排放，節(jié)能6.9千兆英熱單位（British thermal unit，簡稱Btu），節(jié)省成本19萬美元。

    　　盡管投入有限，但根據(jù)“膝蓋”點(diǎn)設(shè)計(jì)的改造方案，最后的減排空間仍然巨大。工程師們希望帝國大廈能夠在未來15年內(nèi)，降低38%的能耗，減少105000噸二氧化碳的排放。與此相比，普通的建筑節(jié)能改造工程通常只能帶來10%-20%的能耗節(jié)省。

    　　玻璃工廠與租戶管理

    　　在工程師們最終選定的8項(xiàng)改造項(xiàng)目中，多半是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和能耗管理方式的改造，在設(shè)計(jì)和施工中，它們或許比安裝新設(shè)備要更復(fù)雜。不過，工程師們更愿意看到其中蘊(yùn)藏的創(chuàng)意空間。對(duì)于他們來說，作為上一個(gè)時(shí)代的建筑，帝國大廈在能源使用的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都過于浪費(fèi)了。

    　　窗戶是一個(gè)很容易被忽視的細(xì)節(jié)。帝國大廈有超過6500扇窗戶，這就像是6500個(gè)導(dǎo)熱孔。窗戶的隔熱效果比墻壁更差。冬季，房間內(nèi)的熱量會(huì)通過窗戶流失，這意味著需要更多的供暖才能保持溫度。夏季，房間內(nèi)的冷氣也會(huì)通過這里逃逸，這意味著更多的空調(diào)耗電。工程師們?cè)O(shè)計(jì)了一項(xiàng)窗戶改造計(jì)劃，他們通過對(duì)夾層內(nèi)進(jìn)行覆膜和充入惰性氣體，從而阻止窗戶的熱傳導(dǎo)?？紤]到大廈南北日照的不同，選擇不同的覆膜和氣體可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的能耗節(jié)約。這項(xiàng)改進(jìn)每年將為大廈節(jié)省41萬美元的開支。

    　　有趣的是，最早的改造計(jì)劃并不包括窗戶在內(nèi)。直到后來，工程師們發(fā)現(xiàn)增加這個(gè)項(xiàng)目的邊際成本并不高。“如果你本來就要打擾到租客，讓他們搬來搬去，不如一起換了更節(jié)能的玻璃。”卡羅琳說。

    　　仲量聯(lián)行的建筑師指出，為雙層玻璃覆膜和充氣并不是什么新技術(shù)，但用在這里簡單有效。這正是很多改造項(xiàng)目的特色所在。“我們使用原有的窗框，替換掉原來的窗扇，保留并清潔原有的玻璃。但是在兩層玻璃之間，我們會(huì)插入一層低發(fā)射率的薄膜。所以即使被稱為是三重玻璃，其實(shí)只是在兩層既有的玻璃之間插入了一層薄膜。”

    　　更換窗戶的工作由江森自控負(fù)責(zé)。2009年3月份起，帝國大廈的窗戶被分批更換。這項(xiàng)工作本身也是一個(gè)可持續(xù)的挑戰(zhàn)。帝國大廈不希望改造工作被那些前往86層觀光的游客們發(fā)現(xiàn)。更重要的是，帝國大廈是紐約這個(gè)活力之都的心臟，它根本不可能為了配合改造而停止自己的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外在這個(gè)擁堵不堪的紐約繁華地段，幾乎沒有運(yùn)輸、裝卸這些大件的條件。

    　　最終，工程師們?cè)诘蹏髲B5層建立一個(gè)玻璃工廠。白天生產(chǎn)玻璃，晚上則進(jìn)行更換工作。在整個(gè)的過程中，沒有一塊窗戶離開大廈。每天工人們可以更換50塊窗戶，整個(gè)大廈的窗戶完成更換，大約需要4個(gè)月的時(shí)間?，F(xiàn)在，這項(xiàng)工作已經(jīng)接近尾聲。盡管算不上高效率，但在現(xiàn)有的條件下，這畢竟是最好的選擇了。

    　　“玻璃工廠”式的創(chuàng)新，在帝國大廈的改造方案中并不鮮見。其中最具特色的，還有租戶能耗管理方案。

    　　工程師們確認(rèn)了3個(gè)與租戶的能源使用相關(guān)的關(guān)鍵項(xiàng)目：租戶預(yù)先裝修項(xiàng)目，租戶設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及租戶能源管理項(xiàng)目?；陬A(yù)先裝修的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將提高帝國大廈的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。而這一設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，每年將為租戶帶來每平方英尺0.7-0.9美元的運(yùn)營成本節(jié)省。更重要的是，租戶們?cè)谌粘＾k公中，可以根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素來調(diào)整建議措施中的組合。為此，帝國大廈細(xì)分了每個(gè)辦公空間，并建立一套反饋系統(tǒng)，租戶只要登陸互聯(lián)網(wǎng)，就可以查詢他們的能源使用和改進(jìn)情況。

    　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，四年內(nèi)，大約有40%的帝國大廈的租戶會(huì)發(fā)生變動(dòng)。因此，向租戶推廣能耗管理方案是一種長期的銷售工作，而非一次性的技術(shù)開發(fā)工作。對(duì)于新的租戶來說，重要的是得到及時(shí)的指導(dǎo)。為此，帝國大廈在第42層開辟了一個(gè)專門空間，為潛在的租戶提供節(jié)能管理方案的展示。租戶們?cè)谶@里會(huì)了解到節(jié)能方案中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)及其節(jié)能管理方法，包括低壓空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、高性能玻璃、輕型貨架和窗簾以及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的高回收率的建筑材料等。

    　　三年回本

    　　在整個(gè)設(shè)計(jì)中貫徹“膝蓋”原則，不僅是為了滿足帝國大廈對(duì)成本的考慮，同時(shí)也是為了檢驗(yàn)改造方案的可復(fù)制性。美國75%的商業(yè)建筑的樓齡都在20年以上，改造現(xiàn)有的建筑變得至關(guān)重要。它們沒有條件按照理論上的方式，從設(shè)計(jì)開始進(jìn)行綠化。但帝國大廈的實(shí)踐證實(shí)，在舊建筑的基礎(chǔ)上進(jìn)行有限投入的節(jié)能改造，仍能建立一條卓有成效的減排路徑。如果一座二戰(zhàn)前的建筑能夠達(dá)到節(jié)能38%的標(biāo)準(zhǔn)，其他建筑為什么不能呢？

    　　仲聯(lián)量行的工程師承認(rèn)，那些辦公大樓的業(yè)主們是否接受減排方案，主要取決于投資回報(bào)率。要證明可持續(xù)性改造的合理性，必須說服業(yè)主和租戶們相信這種投資是可以得到回報(bào)的。帝國大廈的節(jié)能改造證明，除去結(jié)構(gòu)性升級(jí)之外，總投入為1320萬美元。這包括了設(shè)備采購、安裝和系統(tǒng)調(diào)試的全部費(fèi)用。改造完成之后，每年帶來的節(jié)約為440萬美元。拋開利息不談，大約3年就可以收回投資。

    　　對(duì)于很多建筑所有者來說，資金問題是改造項(xiàng)目最大的阻礙。對(duì)此，帝國大廈項(xiàng)目還進(jìn)行了另外一個(gè)嘗試，即通過能源績效合同進(jìn)行融資，降低投入資金的風(fēng)險(xiǎn)。這種方式的實(shí)質(zhì)是建筑所有者以合同為擔(dān)保申請(qǐng)貸款，并保證在若干年內(nèi)，節(jié)省下來的費(fèi)用將用于償還改造項(xiàng)目的成本投入。通過這種方式，建筑所有者將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)嫁給了那些更有能力控制風(fēng)險(xiǎn)并提供節(jié)能技術(shù)服務(wù)的商業(yè)機(jī)構(gòu)。在帝國大廈的項(xiàng)目中，扮演關(guān)鍵角色的是江森自控，它們?yōu)榈蹏髲B提供了一套特殊的合同設(shè)置和條件，包括精簡采購、透明定價(jià)等，用以減少項(xiàng)目成本，保證節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

    　　在帝國大廈最終選定的8個(gè)項(xiàng)目中，有5項(xiàng)適用能源績效合同。采取這些措施的總成本是2000萬美元，這些項(xiàng)目將節(jié)省240萬美元（包括在440萬的總節(jié)省中）。目前，帝國大廈的所有者正在向各個(gè)相關(guān)的金融機(jī)構(gòu)申請(qǐng)貸款計(jì)劃，以便在未來的15-20年內(nèi)償還所有的金額。整個(gè)項(xiàng)目的施工進(jìn)度，也將配合貸款的執(zhí)行情況分期決定。

    　　更有說服力的一點(diǎn)是，在實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)的過程中，整個(gè)項(xiàng)目沒有用到任何一種新技術(shù)。所有項(xiàng)目使用的技術(shù)，都是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，只不過工程師們對(duì)它們進(jìn)行了重新組合。這意味著，對(duì)舊建筑的節(jié)能改造并沒有高不可攀的門檻。

    　　CCI希望帝國大廈成為其他舊建筑節(jié)能改造的樣板。因?yàn)樵诿绹?，每年?0億平方英尺的新建筑生成，很多商業(yè)機(jī)構(gòu)把精力放在了說服這些建筑的投資商身上，希望他們?cè)O(shè)計(jì)綠色建筑，但地產(chǎn)行業(yè)有既定的投資回報(bào)規(guī)則，這些努力往往無功而返。相比之下，將帝國大廈的經(jīng)驗(yàn)復(fù)制到720億平方英尺的現(xiàn)有建筑上，不僅意味著一個(gè)更廣視野的市場，其商業(yè)上的可行性亦得到了驗(yàn)證。

    　　“帝國大廈是紐約的地標(biāo)，它變綠的主意能夠激勵(lì)其他的樓宇所有者。”凱蘿・威利斯說。[建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)(http://www.ccmsa.com)收集整理]




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