跃“绿”而行：“零碳”将成为未来建筑的通行证

前言：本期“IX深度”导读：建筑对气候变化有着至关重要的影响，不仅体现在碳排放，建筑还会消耗大量能源，每年占全球能源消耗和碳排放的近40%。因此，建筑的绿色转型对于实现气候目标至关重要。

本文作者：Impact MICE 产研小组研究员 华锦杰（Nico Septianus）

翻译：李珊姗

校对：符昊

随着当今社会经济飞速发展，能源短缺和环境恶化已成为人类面临的两大问题。建筑业已成为能源消耗和环境污染的主要来源之一（Bhutta，2017）[1]。2016年，联合国环境规划署[2]发现，建筑环境领域的能源消耗约占全球的40%，并与废弃物的产生和自然资源的使用密切相关。全球建筑建造联盟（2019）[3]在2019年发布的《全球建筑建造业现状报告》中指出，2018年建筑业所产生的二氧化碳排放量占全球年排放量的近40%。

图1. 2018年全球二氧化碳排放量占比

在2018年全球二氧化碳总排放量中，建筑运营排放占28%，建筑材料和建设排放占11%，整个建筑行业占39%。建筑运营排放包括直接或间接用于供暖、供电的化石燃料燃烧所产生的温室气体，建筑材料与建设排放则包括从材料生产到建设施工结束全过程中产生的碳排放，例如近期备受关注的水泥产业。根据Czigler等人（2020）的报告[4]，2017年水泥行业高居“每1美元收入产生的二氧化碳排放量”榜首，每1美元收入对应的二氧化碳排放量为6.9千克。

图2. 2017年水泥的排放量高居每1美元收入产生的碳排量榜首

（Czigler等人，2020年）[4]

图2数据令人惊讶，与其他制造业相比，水泥行业每1美元的收入将会排放大量的二氧化碳。这是因为水泥生产制造的过程非常复杂。这些排放总量的三分之二来自石灰石等原材料在高温下煅烧时发生的化学反应。

除碳排放外，报告还指出，2018年建筑行业能源消耗占当年全球能耗总量的36%（Global ABC，2019）[3]。一年后，全球建筑建造联盟（Global ABC）发布了《2020年全球建筑建造业现状报告》[5]，披露了2019年的相关数据。

图3. 2019年建筑建造行业能源消耗和碳排放量全球占比

（Global ABC，2020）[5]

在一年内，建筑业将碳排放和能源使用量减少了1%，因此2019年建筑能耗和碳排放分别占全球总量的35%和38%。由于2019年建筑行业中交通运输和材料加工生产等方面的排放量减少，因此建筑业整体的能耗和排放都略有降低。

图3中大部分碳排放属于间接排放，主要来自发电厂为建筑提供的电能。其余为直接排放，主要来自用于供暖、热水和家庭烹饪的化石燃料燃烧，以及制冷及空调的用能。

建筑业的碳排放占全球总排放的四分之一以上，使其无疑成为气候变化和全球变暖的推手之一。为了减少建筑行业的碳排放，必须从传统建筑转向绿色建筑。这一转变对实现“碳达峰”及2050年全球“碳中和”目标非常关键（UNFCC）[6]。而在向绿色建筑过渡之前，我们需要理解绿色建筑的真正定义。

— 什么是绿色建筑？ —

世界绿色建筑协会（WGBC , World Green Building Council）是全球最大的非营利组织之一，现已成为绿色建筑行业发展的催化剂。该组织将“绿色建筑”定义为：在设计、建设或运营过程中能够减少或消除对气候变化和自然环境产生的负面影响，并能产生积极影响的建筑（WGBC）[7]。一栋建筑如果要成为“绿色建筑”，需要产生的积极影响包括：提高建设效率和能源利用率、创造更健康宜居的环境、增加可持续材料的使用，减少污染和建筑垃圾等。WGBC[8]阐述了绿色建筑的8个重要特征：

1）智能利用能源

智能地利用能源可以通过在建筑物中尽量减少能源消耗实现，还包括结合可再生能源和低碳技术以满足建筑物的能耗需求。人们期望环境更加健康、空气更加清爽，还能让建筑物保持长期高效、低成本地运行。这些目标的前提是充分利用自然资源而非化石燃料发电。

2）保护水资源

通过改进饮用水和废水的管理方法并提高效率，建筑能够保障提供清洁安全的水资源。例如，以创新的方式收集和重复利用水资源，同时尽量避免用水浪费。

3）最大限度地减少浪费，增加重复使用

在建设和翻新过程中尽可能减少材料用量并选用更耐用、可循环的环保材料，以减少产生的废弃物。即使建筑物被拆除，大部分建材也可以回收再利用。同时鼓励该建筑的居民参与循环和再利用。

4）增加人们的健康和幸福指数

为了使人们在日常环境中感到舒适，绿色建筑应为人们带来新鲜的空气、良好的室内通风、充分的自然光，避免使用有害的材料和化学品。

5） 保持环境绿化

保护自然和野生动植物的多样性，保护并提高土地质量。此外，还可以通过发展城市农业，提高城市地区的生产力。

6）打造韧性建筑

提高建筑物适应气候变化的能力，确保建筑物在洪水、地震或火灾等事件中具有恢复能力，从而降低自然灾害风险。灵活的设计和动态空间也很重要，这能够有效地减少浪费，同时便于建筑翻新。

7）连接社区和居民

充分发挥智能化及信息技术潜力，打造高效的交通和基础设施，创建智慧城市，让我们更好地与周围的世界沟通。创造多样化的社区环境，增进建筑与社区居民的连接，这将产生积极的经济和社会影响。同时鼓励步行或骑自行车等环保的出行选择，尽可能减少个人使用交通工具对环境的负面影响。

8）考虑建筑物的生命全周期

在建筑物的整个生命周期（从设计、建设、运营和维护，到翻新和最终拆除）内降低对环境的影响，最大化社会和经济价值。其中包括减少生产和运输建材过程中的能源及水资源消耗。

由此，绿色建筑最终将得以保护宝贵的自然资源，同时提高我们的生活质量。无论是住宅、办公室、学校、医院、社区活动中心或其他任何类型建筑，只要满足上述要求都可以成为绿色建筑。然而，并非所有的绿色建筑都千篇一律。不同的国家和地区的绿色建筑，因其独特的气候条件、独特的文化传统、不同时代的建筑需求，或出于宏观环境、经济和社会考虑而具有不同的特点。下面让我们看看一些绿色建筑真实示例。

— 新加坡 —

新加坡是世界上人口最密集的国家之一。然而，它是世界上“碳效率”最高的经济体之一，且正致力于2030年时使至少80%的建筑实现绿色化（BCA，2010）[9]。新加坡的绿色建筑遵循循环利用原则，使用可回收材料和绿色技术进行建筑设计。这些创新也鼓励了整个大环境持续采用可持续建材及建筑方案。

新加坡建筑以其创新的设计而闻名，包括酒店、机场、大学等在内的许多新加坡建筑已成为世界著名景点。这些建筑在考虑美观性的同时也没有忽视对环境的影响，仍然持续应用绿色概念。

滨海湾花园是新加坡著名的公园和旅游胜地之一。它引入可持续的概念，同时彰显园艺艺术和绿色科技。占地250英亩的花园有两个温室（世界上最大的气候控制温室）和一片由18棵“超级树”组成的森林（Damarwala，2019）[10]。

这些“超级树”采用了太阳能光伏等先进技术，并利用其建筑结构中的冷却通道调节周围环境。而“超级树”的表面利用树木结构作为网格，覆盖种植着150多万株活植物。

滨海湾花园（圆顶和超级树）

皮克林皇家公园酒店又称花园酒店，它采用了许多节约资源的创新设计。例如用于减少灌溉中水资源浪费的雨水传感器、太阳能光伏电池板、节能灯光等。此外，由于建筑材料生产是高碳排放行业之一，它还减少了混凝土在建筑中的使用。它拥有161, 459平方英尺的空中花园、瀑布和植物墙，比其占用土地面积的2倍还多（Damarwala，2019）[10]。

皮克林皇家公园酒店（屋顶太阳能电池板、水源保护和雨水传感器，用于灌溉植物——Skyshot Pte Ltd.拍摄

樟宜机场是新加坡最大的机场，输送了成千上万的国际和国内旅客。樟宜机场集团（CAG）认识到气候变化是对地球的主要威胁之一，致力于监测并减少其运营过程中的碳排放（CAG，2021）[11]。根据樟宜机场集团记录，2020-2021年度4个航站楼的温室气体排放和电力消耗比2019-2020年度下降了近50%，其中碳排放从180,592吨二氧化碳当量降至97,022吨，电力消耗从440,056 兆瓦时下降至235,767 兆瓦时（CAG，2021）[11]。据樟宜机场集团称，4号航站楼自2017年启用之时就融入了环保的概念，它被公认为利用自然光、配备能源管理系统监测能源消耗以及采用灌溉节水技术的最佳实践。

樟宜机场4号航站楼（尽可能减少航站楼内白天时段人工照明）

— 欧洲 —

欧洲有许多可持续绿色建筑的绝佳例子。由于欧洲四季分明，这些设计主要用于热量和温度控制，同时保持能源使用效率及创新智能系统的运转。以下是一些例子。

这栋称为“新物流III”或“管子”的建筑是Rhenus 物流巨头位于荷兰蒂尔堡的总部。这座建筑的屋顶上安装了11, 620块太阳能电池板，可以产生足够的能量为这座建筑和750栋相邻的房屋供电。三层玻璃窗的设计使建筑得以使用最少的制热或制冷手段来保持恒定的温度，整栋建筑的密封性可以帮助提高热效率。这些玻璃窗将建筑的照明需求降至最低，同时通过雨水收集系统为浴室供水（Green Journal，2020）[12]。

位于荷兰蒂尔堡的“管子”

“立方体”是一家位于柏林的可持续办公楼，它被称为世界上最智能的、最漂亮的建筑之一。它配备了自然通风系统、热回收系统、智能照明、智能安全和低能耗设施。该建筑还设计了双层外墙系统，以帮助其在夏季和冬季保持稳定的内部温度（Green Journal，2020）[12]。

位于德国柏林的“立方体”

— 中国 —

自 2005 年中国第一座绿色建筑获得国际公认的能源与环境设计先锋 (LEED) 评级体系金奖以来，绿色建筑理念在中国越来越受欢迎（Nelson，2012）[13]。根据中国国家统计局数据，2011年中国开发商已建设19亿平方米的建筑面积，并投资9830亿美元用于房地产开发。此外，中国监管机构也越发重视建筑的绿色节能实践（Nelson，2012）[13]。

中国在“十四五”规划第29章第2节指出，推进新型城市建设，建设宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性城市。（中国政府，2021年）[14]。

以下是中国较为著名的绿色建筑实例。

上海中心大厦2015年被评为世界上最美丽的建筑。它采用了43种绿色和节能技术，有效节约了21%的能源消耗和40%的用水。上海中心大厦还拥有双层玻璃幕墙，不仅降低了供暖和制冷成本，还增加了自然采光。此外，它将三分之一的场地面积用于绿化以减少碳足迹（RTF）[15]。

上海中心大厦

珠江城大厦位于广州，是一座超高层摩天大楼，设计精美，环保节能。它配备了风力涡轮机、太阳能集热器、地板送风系统以及辐射冷却和加热系统。各种节能技术的使用使这座建筑成为世界上最环保的建筑之一，相比同等规模的普通建筑节能60%（Edupaint）[16]。

珠江城大厦，采用自然冷却系统

位于山东德州的日月坛大厦是世界上最大的太阳能建筑之一，其屋顶光伏设施占地5000平方米。该建筑每年节省2640吨煤炭和660万千瓦时电力，节能效率88%（RTF）[15]。

日月坛大厦，世界上最大的太阳能建筑之一

上海虹桥及浦东机场也在加快绿色机场建设。2017年，虹桥机场对其1号航站楼（T1）进行了翻新，新航站楼舒适、节能，同时将航站楼利用率提高了25%。浦东机场2号航站楼（T2）也遵循节能理念，每年约节省1.3亿千瓦时电力和1575万人民币（约合230万美元）的运营费用。浦东机场的卫星厅于2019年9月建成开放，它保留了旧航站楼自然采光和通风方面的优势，并通过分隔上下层空间最大限度地提高了空调的使用效率（AVINEX，2019）[17]。

浦东机场卫星厅

建筑业碳排放占据全球碳排放的近40%，建筑领域实现净零能耗、零排放是2050年全球实现净零排放的关键。这需要政府和私营企业通力合作，联合国气候变化大会COP26就是一个例子。

— COP26大会

关于建筑融资的议程 —

今年的COP26大会于11月12日在英国格拉斯哥结束。11月11日的讨论中，与会方提及建筑在应对气候变化中的作用。各国官员及许多私营部门共同参与讨论并发起“零碳建筑”倡议。通过会议，将有约1.2万亿美元房地产资产为这一倡议提供融资。此外，包括开发商、设计师和资产管理公司在内的44家企业，年营业额总计达850亿美元，签署了世界绿色建筑协会的“净零碳建筑”承诺，承诺加快行动，至2030年解决建筑生命全周期中的碳排放问题（Gamboa，2021）[18]，共同期望低碳的绿色建筑及其技术能够在资金支持下蓬勃发展。

不仅如此，早在2019年，金融机构和房地产公司已经意识到可持续建筑行业的强劲增长潜力和投资机会。在全球ESG房地产资产基准（GRESB）报告的超过4.1万亿美元的资产中，90%的项目符合绿色建筑评级标准（Global ABC，2020）[5]，涵盖1,005家房地产公司、开发商和房地产投资信托基金。这表明绿色建筑市场在未来潜力巨大，它将成为住房、办公和其他设施的首要选择。

— 国际能源署（IEA）规划图 —

国际能源署（IEA）制定了一份减排规划图，目标是至2050年实现“零碳建筑”。据估计，至2030年，建筑产生的直接二氧化碳排放量需减少50%，间接排放量需减少60%，间接碳排放主要通过减少电力供应产生的碳排放。根据预测，按照这一规划，2020年至2030年间建筑业碳排放每年将减少6%（联合国环境规划署，2020年）[19]。

— 作为普通居民，能做些什么？—

诚然，现在的大多数绿色建筑都集中于公共建筑和基础设施，绿色建筑投资几乎没有流向普通住宅。尽管如此，这并不意味着绿色建筑激励措施将功亏一篑。建筑的绿色转型尚处于初级阶段，因此必须通过公共基础设施建立成熟的绿色理念。绿色住宅激励措施仍然缺乏，但我们相信很快就会出台相关政策，尤其是2030年“碳达峰”之际。

作为普通居民，有3种方法可以让我们的住宅“绿色化”，即采用可持续材料、提升能源利用效率和使用清洁电力。

· 首先， 在新建或翻新房屋时，尽可能选择可持续、环保无毒的材料。市面上有大量价格合理的绿色材料，例如，可作为混凝土替代品的麻凝土、可用于墙壁的稻草包、再生钢材、再生玻璃砖和其他环保材料。

· 第二，我们可以提高能源使用效率以减少浪费。没人在屋里的时候关灯和水龙头，使用更节能的灯管(如LED灯) 代替普通灯管，采用高效隔热设计，使建筑物在不开空调的情况下尽可能保持凉爽。

·最后，对于电力系统，我们可以选择清洁和可再生能源供电的电网代替化石燃料供电的电网（如可能），或者在房屋前院、屋顶安装太阳能板提供额外电力。

— 思考与总结 —

建筑对气候变化有着至关重要的影响，不仅体现在碳排放，建筑还会消耗大量能源，每年占全球能源消耗和碳排放的近40%。因此，建筑的绿色转型非常重要。作为COP26的主要议题之一，建筑行业吸引了政府和私营部门的关注。来自全球数百家公司的建筑设计师、工程师、资产管理者共同承诺实现“零碳建筑”，辅以配套的资金支持和投资战略，以在全球范围内充分发展绿色建筑。此外，向有意建造绿色建筑的开发商提供税收减免形式的财政激励，也将促进绿色建筑的发展繁荣（USGBC）[20]。以上措施不能仅停留在承诺层面，必须转化为切实行动，并让我们在2022年埃及COP27大会上看到进展。

世界上有许多建筑已被改造，但能源利用不善仍是棘手的问题。尤其是在公共建筑或酒店里，人们似乎毫不担心浪费，仍然会打开所有的电子设备和电灯，造成能源浪费。如果我们仍不加以重视，那么即使所有建筑都改造为绿色建筑也无济于事。

作为人类个体，我们希望阻止全球进一步变暖并遵循专家提出的规划。如果想要实现2050年净零碳目标并在本世纪末将全球升温限制在1.5℃，每一个人都需要认真自省。