綠色建筑技術：改變建筑業(yè)，創(chuàng)造可持續(xù)的未來

在經驗方面，綠色建筑實踐者并非毫無經驗。

全球綠色建筑市場去年超過了5000億美元，并預計在未來十年內將翻倍，推動全球實現(xiàn)到2050年凈零目標的努力。

這一行業(yè)的迅猛增長是必要的一步：根據(jù)Architecture 2030的數(shù)據(jù)，在全球范圍內，建筑環(huán)境約占能源消耗的 42%。它也是環(huán)境退化、能源使用、資源枯竭和空氣污染的罪魁禍首。

為了應對這些影響，綠色建筑的目標是生產在整個生命周期內都對環(huán)境負責且資源高效的建筑。其帶來的好處眾多而深遠，從更大的成本節(jié)約和更小的碳足跡，到為人類、植物和動物創(chuàng)造更健康、更具吸引力的環(huán)境。

綠色建筑技術在創(chuàng)造更可持續(xù)的建筑環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。根據(jù)美國綠色建筑委員會（USGBC）2023年綠色建筑趨勢與情感報告的調查，超過500名綠色建筑專業(yè)人士對行業(yè)在應對氣候變化方面的積極影響充滿信心。

根據(jù)Dodge Data & Analytics在2021年發(fā)布的最新世界綠色建筑趨勢報告，新興和不斷發(fā)展的綠色建筑技術的主要應用包括創(chuàng)建凈零建筑，控制隱含碳，實現(xiàn)彈性和被動設計，以及使用AI和機器學習來簡化流程和建造智能建筑。

理解綠色建筑技術

綠色建筑，也稱為可持續(xù)建筑或高性能建筑，旨在減少建筑對人類、植物和動物健康及氣候變化的總體影響。根據(jù) Dodge 的報告，這些建筑涉及多個空間和行業(yè)，尤其是在新的商業(yè)和機構建設以及現(xiàn)有建筑的改造和翻新方面。

要求、原則和優(yōu)先事項

根據(jù) Dodge 的研究，建筑項目必須具備以下每一項特征，才能被視為綠色建筑：

此外，還應盡可能融入以下技術和實踐：

在衡量綠色建筑項目的成功時，“能源效率是一個關鍵因素”，根據(jù)USGBC的研究，77%的受訪者認為這是最重要的指標。其他成功的標志包括：

實踐與技術的發(fā)展

某些綠色建筑實踐，如使用本地和可再生材料，早在數(shù)千年前就已存在，但現(xiàn)代綠色建筑運動始于20世紀60年代和70年代，當時環(huán)保意識和油價都在上升。隨著對污染、資源枯竭和環(huán)境惡化的關注加劇，可持續(xù)發(fā)展也日益受到重視。

1980 年代和 1990 年代見證了這種早期能量結晶為標準和認證計劃。其中最主要的是 USGBC 于 1998 年啟動的能源與環(huán)境設計領導力 （LEED）。LEED 為綠色建筑的設計、施工和運營制定了標準，以及評估結構可持續(xù)性的框架。時至今日，LEED 仍然是世界上最全面的綠色建筑評級系統(tǒng)，涵蓋186 個國家和地區(qū)的 197,000 個項目。其他主要項目包括BREEAM、Green Star和WELL Building Standard。

綠色建筑技術的好處

除了環(huán)境和監(jiān)管的迫切需求外，綠色建筑實踐也為建筑、工程、施工（AECO）專業(yè)人士帶來了商業(yè)和社會方面的重大收益。

商業(yè)收益

根據(jù)The Sustainabilist的研究綜合，綠色建筑的運營成本比傳統(tǒng)建筑低14%，由于其能源消耗降低25%-35%，前期投資可在三到五年內收回，而歷史上的估計則為15到20年。

實際上，參與Dodge 研究的人員發(fā)現(xiàn)，在綠色建筑的前12個月內平均節(jié)省了10.5%，而在接下來的五年中節(jié)省了16.9%。從事大多數(shù)綠色項目的專業(yè)人士的財務收益甚至更高。

除了成本節(jié)約，綠色投資還對建筑的長期差異化價值有積極影響：根據(jù)Dodge的研究，超過90%的業(yè)主、投資者、建筑師和工程師一致認為，他們的新綠色建筑的資產價值高于傳統(tǒng)建筑，而業(yè)主和投資者報告通過對新建和改造綠色項目的投資，建筑價值增長了9%。

環(huán)境和社會收益

綠色建筑的環(huán)境益處不勝枚舉，包括減少能源消耗、溫室氣體排放和水消耗，改善室內空氣質量，更好地保護自然資源。根據(jù)The Sustainabilist的分析，與傳統(tǒng)建筑相比，綠色建筑對環(huán)境的影響降低了 14%，排放的溫室氣體減少了 18%-85%。

環(huán)境并不是唯一的受益者。根據(jù) USGBC 和 Dodge 的研究，人類健康（包括改善建筑物居住者的福祉）是綠色建筑的另一個主要驅動力。

例如，根據(jù)美國環(huán)境保護署的數(shù)據(jù)，在美國，人們大約 90% 的時間都在室內度過，一些污染物的濃度在室內比室外高 2 到 5 倍。冠狀病毒大流行只是強調并加劇了這些現(xiàn)實。

根據(jù) Dodge 的研究，室內空間的質量還會影響多種幸福感維度，其中生產力、社區(qū)意識和家庭經濟是推動綠色建筑的重要社會因素。。

綠色建筑技術的新興應用

根據(jù)Dodge的報告，澳大利亞、新西蘭、加拿大和美國對綠色環(huán)保的熱情尤其高漲，預計巴西、哥倫比亞、加拿大和墨西哥的熱情將顯著增長。綠色建筑施工技術的新興應用只會增加這一勢頭：

凈零建筑的建設

這類建筑在某些資源領域（如水、能源、碳或廢物）完全抵消其影響。例如，零能耗建筑可能配備超高效的供暖、通風和空調（HVAC）系統(tǒng)，利用人工智能和機器學習技術預測并主動管理建筑性能，以應對環(huán)境變化。

水中和或凈零水建筑采用先進的節(jié)水系統(tǒng)，通過以下特性減少用水：

控制隱含碳

隱含碳是 AECO（建筑設計、工程設計、施工及運營）專業(yè)人員日益關注的脫碳工作重點，是指建筑材料的提取、制造、運輸、安裝、維護和處置產生的溫室氣體排放。與建筑物生命周期內累積的運營排放不同，隱含碳是快速發(fā)生并集中在前期。根據(jù)Dodge的研究，從2020到2050年，新建筑將產生一半的溫室氣體排放。大多數(shù)受訪者（72%）對隱含碳的概念有所了解，其中34%已經在某些項目中追蹤其排放。在那些監(jiān)測自己排放的受訪者中，有三分之二的人也在尋求減少這些排放。

可再生能源整合

整合可再生能源的綠色建筑技術能夠減少建筑對化石燃料的依賴，并縮小其碳足跡。根據(jù)《環(huán)境化學快報》（ECL）期刊的最新研究，采用可再生技術可獲得30%的補貼，增加了這些創(chuàng)新的吸引力。

一些可以整合進設計中的可再生能源來源包括：

地熱能：地熱系統(tǒng)利用地球的熱量來加熱和冷卻建筑，能效更高，碳足跡較傳統(tǒng)HVAC系統(tǒng)更小。

太陽能：光伏（PV）面板可以安裝在建筑的屋頂或墻壁上，利用太陽能發(fā)電，且逐漸有越來越美觀的選項，而太陽能熱系統(tǒng)可以用于加熱水或空間。

風能：渦輪機可以安裝在屋頂或獨立結構上發(fā)電——在某些情況下可利用臺風級別的風力——滿足建筑約15%的能源需求，根據(jù)ECL文章的報道。

智能建筑技術

智能建筑利用先進技術優(yōu)化性能、降低能源成本并增強舒適性，潛在地在三年內減少多達70%的能源使用。智能建筑通過使用先進技術連接、分析、優(yōu)化和自動化關鍵性能元素，降低氣候成本。

例如，如果在炎熱的八月下午陽光強烈，智能系統(tǒng)可能會調整建筑兩側的窗簾和空調，以維持舒適并減少成本。如果某些房間人滿為患而其他房間空置，系統(tǒng)能夠感知這種差異并做出相應的調整。

研究表明，實施此類智能技術可以將辦公室整個建筑的平均能源使用量減少 18%，在某些情況下，三年內可節(jié)省高達 70%的成本。

為此，中央“大腦”使用包括物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、機器學習和人工智能 （AI）、數(shù)據(jù)分析和建筑信息建模 （BIM） 在內的先進技術來集成和簡化建筑功能，從 HVAC、電氣、水和電梯系統(tǒng)到租戶接收服務和與周圍環(huán)境互動的方式。

傳感器通過物聯(lián)網(wǎng)“交流”，為建筑管理者和居住者提供有關人流、占用水平、室內空氣質量、氣候甚至病毒風險的可操作數(shù)據(jù)。在許多情況下，這些設置可以根據(jù)條件或偏好手動或自動調整。先進的分析，包括BIM數(shù)據(jù)，提供建筑生命周期功能的更深入可見性，例如修復時間、任務完成情況和人流量，以便實時響應。

隨著建筑越來越智能，機器學習和人工智能將在其整個生命周期中變得愈發(fā)重要。例如，預測性維護將標記高人流的建筑區(qū)域或機械和供電電纜中的潛在問題，以便設施管理者可以安排預防性維護，避免破壞性的故障，并延長關鍵設備的使用壽命。先進的分析將把傳感器數(shù)據(jù)轉化為對建筑性能、占用行為和潛在改進領域的洞察，從而提升決策能力。

改造、翻新與適應性再利用

除了新基礎設施外，越來越多的老建筑正在進行智能系統(tǒng)和其他綠色建筑技術的改造，例如對HVAC系統(tǒng)、照明和電器的節(jié)能升級；新的水資源保護措施；以及綠色屋頂和墻壁、雨水收集系統(tǒng)和太陽能面板的添加。

這種對現(xiàn)有建筑的關注是脫碳的關鍵要素，因為現(xiàn)代商業(yè)結構的設計壽命為五十年或更長時間，然后才需要廣泛的維護或保存。翻新和改造對 AECO 專業(yè)人士也有很大的回報：Dodge 研究的參與者在項目的前 12 個月內節(jié)省了 11.5%，在接下來的五年內節(jié)省了 17%。

另一種替代完全拆除重建的選擇是適應性再利用，即對舊或未使用的建筑進行改造，使其適應新的或現(xiàn)代的用途。

翻新和再利用項目的嵌入碳通常比新建項目低50%至75%，使其成為更可持續(xù)且通常成本更低、耗時更短的項目。專家預測，在下一個十年內，房地產開發(fā)中90%的工作將集中在翻新和再利用現(xiàn)有結構上。

適應性再利用還具有額外的社會經濟效益，包括減少城市擴張和通過創(chuàng)造性地改造舊有或未使用的建筑來振興社區(qū)（例如，提供可負擔住房、文化空間、學生住宿）。在歷史建筑的案例中，適應性再利用也有助于維護文化遺產，保留當?shù)靥厣途哂形幕饬x的場所。

實施綠色建筑技術的挑戰(zhàn)與解決方案

根據(jù)USGBC的研究，缺乏預算、股東的抵制以及政府支持或激勵不足是AECO專業(yè)人士在追求綠色項目時面臨的主要障礙。

緩解對前期成本的擔憂

雖然成本是USGBC報告中全球范圍內的首要障礙，但一些群體的觀點正在發(fā)生變化，因為他們意識到綠色建筑的長期利益。例如，投資者對支出“較少擔憂”，而其他行業(yè)群體甚至一些注重成本的業(yè)主看到綠色建筑的商業(yè)案例。

當談到智能建筑項目時，一些猶豫可能源于對可用技術的了解有限。同樣，根據(jù) CABA 智能建筑委員會的說法，如果居住者和項目合作伙伴遇到看起來令人生畏或難以接近的新技術，他們可能會被推遲。同樣，教育對于確保每個人在智能技術、戰(zhàn)略和價值方面都在同一起跑線上至關重要。“改進的采納實踐與感知利益的增加直接相關，”委員會指出

確保網(wǎng)絡安全和技術兼容性

隨著智能綠色建筑的不斷增加，關于網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)隱私和新舊系統(tǒng)之間兼容性的問題也隨之而來。為了防范網(wǎng)絡威脅并保護個人身份信息，設施管理者應與專家合作，加強網(wǎng)絡安全，并確保居住者接受個人安全最佳實踐的培訓。

SBuildings雜志稱，需要保護的最關鍵系統(tǒng)包括監(jiān)控攝像頭、門禁系統(tǒng)、智能電表和位置跟蹤工具。數(shù)據(jù)保護應以對收集、加密和存儲的嚴格控制為中心;租戶同意書;以及第三方安全審計。

實現(xiàn)雄心勃勃的監(jiān)管目標

在可持續(xù)實踐的大規(guī)模實施方面，壓力日益加大。作為對聯(lián)合國2015年通過的可持續(xù)發(fā)展目標的響應，各國制定了國家戰(zhàn)略和政策，以促進綠色建筑和可持續(xù)建筑實踐，并得到國際組織如國際能源署（IEA）和世界綠色建筑委員會的支持。

其他值得注意的監(jiān)管舉措包括今年 9 月簽署成為法律的加利福尼亞州《氣候企業(yè)數(shù)據(jù)問責法案》，該法案要求在該州開展業(yè)務的美國公司披露溫室氣體排放和相關氣候金融風險信息，以及歐盟 2023年關于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展報告的指令，該指令從今年開始加強公司報告預期，以及《建筑物能源績效指令》，旨在到 2050 年實現(xiàn)完全脫碳的建筑存量。

盡管這些努力令人振奮，但要跟上雄心勃勃、不斷發(fā)展的合規(guī)形勢可能是一項艱巨的任務。事實上，根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，建筑行業(yè)在 2050 年實現(xiàn)凈零排放的道路上落后了，盡管中國、日本、歐盟和美國最近在脫碳方面取得了“顯著”的進展。根據(jù) USGBC 的研究，為了重新站穩(wěn)腳跟，AECO 專業(yè)人士希望看到監(jiān)管機構更加嚴格、支持和激勵。

例如，為了促進脫碳，研究參與者對更強大的能源代碼最感興趣;強制性性能標準和能源基準（例如，建筑等級）;以及為大規(guī)模能源改造和凈零排放提供財政激勵。“這些結果表明，人們強烈希望在整個行業(yè)內推廣高效、低碳的建筑，并提高整體標準，”USGBC 的報告指出。

好消息是從長遠來看，《降低通貨膨脹法案》等全面的法律應該會有所幫助。美國綠色建筑委員會的研究人員表示，更簡單的支付機制意味著“許多鼓勵綠色建筑的稅收優(yōu)惠措施不僅更加慷慨，而且也更容易為公共和非營利實體所接受。

綠色建筑技術的未來

根據(jù) USGBC 的研究，鑒于綠色建筑日益增長的必要性、激勵措施和好處，有興趣將最新技術納入其項目的 AECO 專業(yè)人士應優(yōu)先考慮被動式設計原則和節(jié)能設備，以實現(xiàn)脫碳。受訪者還建議選擇健康、耐用和低維護的材料，并通過綠色建筑認證來支持建筑環(huán)境的公平性。

目前，建筑物對氣候變化有重大影響，但未來不一定是這種情況。

通往更可持續(xù)未來的道路在于 AECO 行業(yè)對創(chuàng)新、協(xié)作和適應的堅定承諾。綠色建筑技術正在迅速發(fā)展，其不斷完善將有助于塑造建筑環(huán)境的未來。

實現(xiàn)凈零排放不僅是一個雄心勃勃的目標，而且是一項至關重要的必要性。通過采用新興技術和實踐，該行業(yè)可以創(chuàng)建不僅滿足當今需求，而且滿足子孫后代需求的綠色建筑。

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