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建筑減排的綠色地標

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

    　　2008年2月，由克林頓氣候行動(dòng)計劃（The Clinton Climate Initiative，簡(jiǎn)稱(chēng)CCI）發(fā)起的帝國大廈減排項目悄然啟動(dòng)。一年半之后，在這座久負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(kāi)始搏動(dòng)。改造完成后，帝國大廈將比過(guò)去減少38%的二氧化碳排放量。

    　　作為紐約市乃至美國的標志性建筑，帝國大廈（Empire State Building，其中Empire State是紐約州的別稱(chēng)）建成于1931年。對于人來(lái)說(shuō)，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斗機一番搏斗之后，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志保護委員會(huì )指定成為1986年的國家歷史標志。

    　　帝國大廈建造時(shí)采用了當時(shí)最先進(jìn)和昂貴的材料科技，這使它堅不可摧。同時(shí)，帝國大廈的內部裝修以豪奢著(zhù)稱(chēng)，這反映了美國在那個(gè)時(shí)代對經(jīng)濟奇跡的追求。帝國大廈建成時(shí)，正值西方經(jīng)濟大蕭條，當時(shí)的人們對花費巨資建造這樣一座高樓不乏爭論。不過(guò)當經(jīng)濟復蘇之后，美國很快進(jìn)入了帝國式的野心擴張時(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建筑。

    　　2008年，美國又一次陷入經(jīng)濟危機。與70多年前不同的是，這一次，人們終于承認不應只追求住在更高、更大、更昂貴的房子里，而應轉向關(guān)注如何在不破壞自然生態(tài)的條件下實(shí)現可持續生存。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(lái)，他們不僅發(fā)起和參與了帝國大廈的減排項目，更將其視為帝國資本主義時(shí)代結束的標志，呼吁人們改變自己的生活和消費習慣，呼吁商業(yè)機構以尋求“綠金”的方式提供支持。

    　　在這座美國的地標建筑面前展開(kāi)的，不僅僅是一座建筑的節能改造計劃，而是屬于下一個(gè)時(shí)代的經(jīng)濟夢(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的風(fēng)景。幾乎每一個(gè)來(lái)紐約的人，都希望登上帝國大廈1050英尺高的觀(guān)景平臺，從那里俯瞰紐約全貌。它的一舉一動(dòng)是如此引人關(guān)注，以至于節能改造計劃提出后不久，就變成了一個(gè)公眾項目。

    　　CCI由美國前總統比爾・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(mén)公共服務(wù)獎”。CCI致力于減少全球40座大城市的溫室氣體排放，對抗氣候變暖。

    　　政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )（IPCC）2007年發(fā)布的報告指出，人類(lèi)是造成近250年來(lái)氣候劇變的主要原因。所有那些曾經(jīng)被用來(lái)展示人類(lèi)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，所排放的二氧化碳對氣候帶來(lái)的影響，超過(guò)了之前40萬(wàn)年的總和。按照現在的排放增長(cháng)速度，人類(lèi)很有可能在這個(gè)世紀末面臨生存危機。作為行動(dòng)計劃中最重要的內容之一，CCI希望通過(guò)與能源服務(wù)公司、金融機構以及政府的合作，為那些能耗驚人的現代建筑提供節能減排方案。對帝國大廈的改造，就是這個(gè)計劃中至關(guān)重要的一步。

    　　CCI首先要說(shuō)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隊承諾說(shuō)，手術(shù)將不影響帝國大廈的日常運營(yíng)，租戶(hù)仍然可以在改造期間在這里正常工作，游客們仍然可以到“金剛曾攀爬過(guò)”的頂層觀(guān)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，橫亙在帝國大廈腳下的這塊土地，是美國最環(huán)保的城市之一。由于發(fā)達的公共交通網(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?jì)H為美國平均水平的1/3。同時(shí)，紐約還聲稱(chēng)到2030年，要將目前的碳排放量再減少30%。但CCI的目標是建立一個(gè)讓全美國仰視的地標，用一個(gè)項目去影響整個(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其他國家的建筑所有者，因為帝國大廈被視為是紐約的代表性建筑。”凱蘿・威利斯說(shuō)，她是紐約摩天大樓博物館的創(chuàng )始人和館長(cháng)。

    　　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%。根據建筑所有者及管理者協(xié)會(huì )的統計，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(lái)自使用成本。這說(shuō)明了建筑節能改造項目在經(jīng)濟上的必要性。

    　　一開(kāi)始，說(shuō)服帝國大廈接受節能改造項目的工作并不順利。但2008年金融危機的蔓延，讓局面發(fā)生了戲劇性的變化。當一個(gè)國家的經(jīng)濟因為過(guò)度揮霍而陷入危機時(shí)，你有什么理由拒絕一個(gè)別人已經(jīng)伸出援手的節能項目呢？帝國大廈不僅是一棟建筑，更是一個(gè)年直接營(yíng)業(yè)額超過(guò)2000萬(wàn)美元，擁有上千家知名跨國公司入駐的商業(yè)王國。“對于可持續性，我們有一個(gè)十分深厚的承諾。”帝國大廈公司可持續項目負責人托尼・馬金說(shuō)，“如果不將可持續性納入到我們的商業(yè)和生活考慮之中，我們將會(huì )對未來(lái)產(chǎn)生極大的危害。”

    　　2008年2月，在CCI與帝國大廈達成關(guān)鍵共識之后，相關(guān)機構的工程師們迅速?lài)@這個(gè)項目組織起來(lái)。項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負責資源組織和行動(dòng)傳播，仲量聯(lián)行（JLL）是項目管理人，江森自控（JCI）是首選的能源服務(wù)公司，落基山研究院（RMI）提供可持續策略的專(zhuān)家支持。

    　　膝蓋法則

    　　為帝國大廈這樣一座建筑制定節能減排計劃，顯然沒(méi)有百科全書(shū)可以參照。合作團隊建立之初，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(wèn)題爭論不休：究竟該設定多高的減排目標？

    　　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)現零排放。當然，這也許意味著(zhù)上億美元的投入。如果不能在可衡量的時(shí)間段內收回投資，項目就會(huì )變成一個(gè)自欺欺人的笑話(huà)，這將違反建立“綠色地標”的初衷。但如果只考慮成本的話(huà)，那么最好干脆不要開(kāi)工，因為對于這棟擁有204385平方米建筑面積的巨人來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)微小項目的改造都耗資巨大。僅僅更換6500扇窗戶(hù)，就需要投入上百萬(wàn)美元。如果要更新空調系統，更是一個(gè)天文數字。

    　　最終，工程師們達成了共識。他們繪制了一條成本收益曲線(xiàn)。橫軸是投入，縱軸是減排量。曲線(xiàn)與預計的一樣，投入是隨減排量增加而增加的。但在基數較小的情況下，如果增加投入，減排效果很明顯，這時(shí)曲線(xiàn)的斜率是陡峭的。而當投入達到一定數值之后，曲線(xiàn)的斜率會(huì )變緩，換句話(huà)說(shuō)，隨投入增加而帶來(lái)的減排效果就不那么顯著(zhù)了。最終，他們選擇了曲線(xiàn)上斜率發(fā)生最大轉折的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)被稱(chēng)為“膝蓋”，它代表了在一定情況下，投入產(chǎn)出比最為經(jīng)濟的一點(diǎn)。

    　　在“膝蓋”點(diǎn)上，那些在現有設備基礎上進(jìn)行的改良和效率提升行為，通常優(yōu)先于那些依賴(lài)新設備投資的節能措施。項目組達成的共識可以用一句話(huà)來(lái)概括：我們沒(méi)有辦法將墻壁推倒重建，但我們可以選擇改造對象。一個(gè)例子是空氣控制單元改造方案的設計。工程師們認為，與其以同樣的設備替換掉老設備，不如嘗試使用不同速率的風(fēng)扇。盡管邊際成本會(huì )更高，但根據溫度來(lái)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(guò)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）的改造方案設計。帝國大廈現有散熱器的效率并不高，原因在于大樓的隔熱效果不佳，現有散熱器的熱量有一半都通過(guò)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)現采熱效率的提升。根據設計，這個(gè)項目完成后，每年可減少480噸二氧化碳排放，節能6.9千兆英熱單位（British thermal unit，簡(jiǎn)稱(chēng)Btu），節省成本19萬(wàn)美元。

    　　盡管投入有限，但根據“膝蓋”點(diǎn)設計的改造方案，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(lái)15年內，降低38%的能耗，減少105000噸二氧化碳的排放。與此相比，普通的建筑節能改造工程通常只能帶來(lái)10%-20%的能耗節省。

    　　玻璃工廠(chǎng)與租戶(hù)管理

    　　在工程師們最終選定的8項改造項目中，多半是對現有設備和能耗管理方式的改造，在設計和施工中，它們或許比安裝新設備要更復雜。不過(guò)，工程師們更愿意看到其中蘊藏的創(chuàng )意空間。對于他們來(lái)說(shuō)，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)細節上都過(guò)于浪費了。

    　　窗戶(hù)是一個(gè)很容易被忽視的細節。帝國大廈有超過(guò)6500扇窗戶(hù)，這就像是6500個(gè)導熱孔。窗戶(hù)的隔熱效果比墻壁更差。冬季，房間內的熱量會(huì )通過(guò)窗戶(hù)流失，這意味著(zhù)需要更多的供暖才能保持溫度。夏季，房間內的冷氣也會(huì )通過(guò)這里逃逸，這意味著(zhù)更多的空調耗電。工程師們設計了一項窗戶(hù)改造計劃，他們通過(guò)對夾層內進(jìn)行覆膜和充入惰性氣體，從而阻止窗戶(hù)的熱傳導?？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)現更精細的能耗節約。這項改進(jìn)每年將為大廈節省41萬(wàn)美元的開(kāi)支。

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

    　　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(jiǎn)單有效。這正是很多改造項目的特色所在。“我們使用原有的窗框，替換掉原來(lái)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(chēng)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(hù)的工作由江森自控負責。2009年3月份起，帝國大廈的窗戶(hù)被分批更換。這項工作本身也是一個(gè)可持續的挑戰。帝國大廈不希望改造工作被那些前往86層觀(guān)光的游客們發(fā)現。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轉。此外在這個(gè)擁堵不堪的紐約繁華地段，幾乎沒(méi)有運輸、裝卸這些大件的條件。

    　　最終，工程師們在帝國大廈5層建立一個(gè)玻璃工廠(chǎng)。白天生產(chǎn)玻璃，晚上則進(jìn)行更換工作。在整個(gè)的過(guò)程中，沒(méi)有一塊窗戶(hù)離開(kāi)大廈。每天工人們可以更換50塊窗戶(hù)，整個(gè)大廈的窗戶(hù)完成更換，大約需要4個(gè)月的時(shí)間?，F在，這項工作已經(jīng)接近尾聲。盡管算不上高效率，但在現有的條件下，這畢竟是最好的選擇了。

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

    　　工程師們確認了3個(gè)與租戶(hù)的能源使用相關(guān)的關(guān)鍵項目：租戶(hù)預先裝修項目，租戶(hù)設計準則以及租戶(hù)能源管理項目?；陬A先裝修的設計準則將提高帝國大廈的環(huán)保標準。而這一設計準則，每年將為租戶(hù)帶來(lái)每平方英尺0.7-0.9美元的運營(yíng)成本節省。更重要的是，租戶(hù)們在日常辦公中，可以根據技術(shù)、經(jīng)濟因素來(lái)調整建議措施中的組合。為此，帝國大廈細分了每個(gè)辦公空間，并建立一套反饋系統，租戶(hù)只要登陸互聯(lián)網(wǎng)，就可以查詢(xún)他們的能源使用和改進(jìn)情況。

    　　統計數據顯示，四年內，大約有40%的帝國大廈的租戶(hù)會(huì )發(fā)生變動(dòng)。因此，向租戶(hù)推廣能耗管理方案是一種長(cháng)期的銷(xiāo)售工作，而非一次性的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。對于新的租戶(hù)來(lái)說(shuō)，重要的是得到及時(shí)的指導。為此，帝國大廈在第42層開(kāi)辟了一個(gè)專(zhuān)門(mén)空間，為潛在的租戶(hù)提供節能管理方案的展示。租戶(hù)們在這里會(huì )了解到節能方案中的關(guān)鍵設計及其節能管理方法，包括低壓空調系統、照明系統、高性能玻璃、輕型貨架和窗簾以及當地生產(chǎn)的高回收率的建筑材料等。

    　　三年回本

    　　在整個(gè)設計中貫徹“膝蓋”原則，不僅是為了滿(mǎn)足帝國大廈對成本的考慮，同時(shí)也是為了檢驗改造方案的可復制性。美國75%的商業(yè)建筑的樓齡都在20年以上，改造現有的建筑變得至關(guān)重要。它們沒(méi)有條件按照理論上的方式，從設計開(kāi)始進(jìn)行綠化。但帝國大廈的實(shí)踐證實(shí)，在舊建筑的基礎上進(jìn)行有限投入的節能改造，仍能建立一條卓有成效的減排路徑。如果一座二戰前的建筑能夠達到節能38%的標準，其他建筑為什么不能呢？

    　　仲聯(lián)量行的工程師承認，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率。要證明可持續性改造的合理性，必須說(shuō)服業(yè)主和租戶(hù)們相信這種投資是可以得到回報的。帝國大廈的節能改造證明，除去結構性升級之外，總投入為1320萬(wàn)美元。這包括了設備采購、安裝和系統調試的全部費用。改造完成之后，每年帶來(lái)的節約為440萬(wàn)美元。拋開(kāi)利息不談，大約3年就可以收回投資。

    　　對于很多建筑所有者來(lái)說(shuō)，資金問(wèn)題是改造項目最大的阻礙。對此，帝國大廈項目還進(jìn)行了另外一個(gè)嘗試，即通過(guò)能源績(jì)效合同進(jìn)行融資，降低投入資金的風(fēng)險。這種方式的實(shí)質(zhì)是建筑所有者以合同為擔保申請貸款，并保證在若干年內，節省下來(lái)的費用將用于償還改造項目的成本投入。通過(guò)這種方式，建筑所有者將風(fēng)險轉嫁給了那些更有能力控制風(fēng)險并提供節能技術(shù)服務(wù)的商業(yè)機構。在帝國大廈的項目中，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置和條件，包括精簡(jiǎn)采購、透明定價(jià)等，用以減少項目成本，保證節能目標的實(shí)現。

    　　在帝國大廈最終選定的8個(gè)項目中，有5項適用能源績(jì)效合同。采取這些措施的總成本是2000萬(wàn)美元，這些項目將節省240萬(wàn)美元（包括在440萬(wàn)的總節省中）。目前，帝國大廈的所有者正在向各個(gè)相關(guān)的金融機構申請貸款計劃，以便在未來(lái)的15-20年內償還所有的金額。整個(gè)項目的施工進(jìn)度，也將配合貸款的執行情況分期決定。

    　　更有說(shuō)服力的一點(diǎn)是，在實(shí)現投資回報的過(guò)程中，整個(gè)項目沒(méi)有用到任何一種新技術(shù)。所有項目使用的技術(shù)，都是現有的成熟技術(shù)，只不過(guò)工程師們對它們進(jìn)行了重新組合。這意味著(zhù)，對舊建筑的節能改造并沒(méi)有高不可攀的門(mén)檻。

    　　CCI希望帝國大廈成為其他舊建筑節能改造的樣板。因為在美國，每年有10億平方英尺的新建筑生成，很多商業(yè)機構把精力放在了說(shuō)服這些建筑的投資商身上，希望他們設計綠色建筑，但地產(chǎn)行業(yè)有既定的投資回報規則，這些努力往往無(wú)功而返。相比之下，將帝國大廈的經(jīng)驗復制到720億平方英尺的現有建筑上，不僅意味著(zhù)一個(gè)更廣視野的市場(chǎng)，其商業(yè)上的可行性亦得到了驗證。

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




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