有方专访：绿色建筑9问

全球气候变暖，是我们目前面临的最重要的问题之一，各个国家都在为未来的可持续发展而努力。于是问题来了，在建筑设计中，我们能为未来低碳生活做些什么？

带着这个疑问，我们采访了Atelier Ten资深绿色建筑咨询师和项目负责人，王如菲。从绿色建筑认证系统，到节能减排的具体措施，探求绿色建筑的实操可能。

正如受访人在最后谈及绿色建筑的发展前景与方向时所提到的，绿色建筑不应该只是设计上的加分项，而要融入每个建筑设计理念中。希望这篇采访，能对你有所启发。

绿色建筑9问

Q1 美国的绿色建筑认证系统是一套相对主流及成熟的系统，我们目前谈及绿色建筑，往往会想到LEED等绿色建筑认证，并以此作为评判的基准。可否先为我们介绍一下美国有哪些绿色建筑认证？

A 提到美国的绿色建筑认证，大部分人比较熟悉的是LEED绿色建筑认证，这个认证是美国绿色建筑委员会推行的绿色建筑评估体系。LEED主要针对的是单体建筑项目或者是社区项目，涵盖方面也比较广，包括可持续场所、节能、节水、室内环境品质、建筑材料等。像我在现在公司参与过的50多个绿色建筑项目中，基本上80%的项目都是走LEED认证系统。LEED的第一个版本是在1998年推出的，叫做“实验性计划”。推出之后美国绿色建筑委员会就一直在逐渐优化并推出新的版本，最广泛应用的第三版本是在2007年推出的，目前最新的的版本是4.1版本。我们公司有一些老项目还是沿用的LEED第3版本，现在大部分的新项目注册的都是第4版本，之后准备逐渐过渡到4.1版本。LEED认证标准大概是2003年进入到中国市场，从2009年开始逐渐发展壮大。

除了LEED认证之外，现在有更多的建筑师和甲方也开始关注LEED以外的认证体系。比如有些建筑项目的景观和场地设计占主要部分，那么SITES认证对于LEED认证是一个很好的补充。SITES同样是美国绿色建筑委员会推行的绿色建筑评估体系，主要是为了鼓励可持续景观和场地设计的一个评价系统。

另外还有WELL认证，WELL认证目前是由国际WELL建筑研究所以及GBCI合作管理的一个认证体系。WELL认证主要关注的是建筑内部环境健康，侧重点是如何为居住者提供一个可持续和健康舒适的室内环境。尤其这两年新冠疫情蔓延，我们发现更多的甲方对WELL认证产生兴趣。

国际生活未来研究所（ILFI）也推行了净零能耗建筑认证和净碳排放建筑认证，重点关注建筑的能源利用和碳排放。在节能减排的政策大背景下，也有越来越多的建筑师和甲方开始关注这个认证体系。

专注于节能建筑的认证体系还有北美被动房标准。这个标准是由美国被动房屋研究所（PHIUS）推行的，关注重点就是建筑的运行能源消耗，并对围护结构有一定的气密性要求。这个标准和欧洲的被动房标准（Passivehaus）略有不同，最主要的区别是北美的标准对于不同地区不同气候有不同的能源指标，而欧洲的被动房标准只有一个通用的指标。北美其它的认证体系还有LEED Zero，Fitwel，Green Globes，Envision等等，在这里就不逐一展开叙述了。

Q2 除了统一标准的绿色认证系统，各个地区是否还会有针对性的节能减排政策？

A 美国不同的州和城市有不同的节能减排政策，走在比较前沿的有加利福尼亚州、纽约和波士顿。以我现在工作的纽约市为例，纽约市在2019年推出了第97号地方法，这个立法要求所有大型建筑物到2030年将碳排放量减少40%，到2050年将碳排放量减少80%。对于超过的部分，每公吨二氧化碳排放需要罚款268美元，其实相当于是一个碳税。这个立法刚刚公布之后，很多企业和甲方都开始咨询如何通过节能改造来避免或者减少罚款。从这个角度来说，政府的节能政策可以起到对节能建筑市场一个很好的推动作用。

加利福尼亚州也是节能政策的领军者，目标是2045年实现100%的清洁能源发电，到2020年所有新建住宅建筑必须达到净零能耗标准，到2030年所有新的公共建筑必须达到净零能耗标准，到2030年至少50%的既有公共建筑完成节能改造，达到净零能耗标准，等等。

波士顿也一直走在绿色建筑的前沿，波士顿目标是2030年所有新建建筑达到净零碳标准，2050年实现全市范围的碳中和。波士顿政府为了达到此标准也是设立了一系列政策，比如对于市政府的所有建筑进行节能更新，对于所有市政府出资的可负担住房采纳净零碳标准，等等。

Q3 在认证系统的鼓励和政策推动下，建筑如何才能达到净零碳标准？

A 现在大部分的净零碳标准，都是只针对建筑运行过程中的碳排放，也就是供暖、制冷、照明等能源消耗产生的碳排放。减少建筑的运行碳排放主要有三步：

1. 首先需要最大限度地通过被动设计策略来减少对机械系统的依赖，比如通过优化建筑朝向、体形、开窗、采光、自然通风等来减少供暖、制冷、和照明等能源的使用；

2. 通过高效率的制冷和供暖机械系统来进一步减少能源消耗，包括使用地源热泵和空气源热泵等等；

3. 当用以上两种措施达到一定程度的碳减排后，运用可再生能源比如太阳能光伏板来进一步实现净零碳排放。比如最简单的，在寒冷地区建筑坐北朝南可以最大程度减少冬季的供暖用能和夏季的制冷用能。根据建筑类型，通过在南侧合理的设计遮阳措施，西侧和东侧设计相对密集的遮阳，和减少北侧朝向的窗墙比等等来减少能源消耗。再比如覆土建筑可以利用土壤比热容大的特性，营造一个冬暖夏凉的室内舒适环境，减少对机械系统的依赖。从建筑立面来讲，可以通过使用双层幕墙来提高室内舒适度和节约能耗。双层幕墙中间是空气层，冬天可以起到缓冲区的作用，减少热交换，夏天可以在幕墙中间设计合理的遮阳来降低太阳辐射能，在过渡季节可以完全打开进行自然通风或者使用机械通风。

举一个我参与过的一个在寒冷地区的设计项目的例子，通过我们的能耗模型分析，仅仅通过采用高性能的建筑立面，这个建筑就可以比ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）基准模型减少30%的运行碳排放，通过使用高效率的机械系统和LED照明，可以进一步达到39%的运行碳排放。如果需要达到净零碳排放的话，可以通过太阳能光伏板或者是购买碳补偿来抵消剩下的运行碳排放。

其实除了建筑运行过程中的碳排放，还有一个很重要的部分是隐含碳排放，就是建筑所用材料而产生的碳排放，包括生产、运输、施工、最后拆除过程中产生的碳排放。之前几年，美国这边的节能建筑重点关注的只是运行碳排放，但是最近几年更多的人也开始同样重视隐形碳排放了。其中一个很重要的原因是当建筑的运行碳排放降低到一定程度的时候，隐含碳排放的比例变得更大了。比如说在一个节能建筑中，隐含碳排放的比例可以高达50%，和运行碳排放一样重要。以我们公司为例，最近几年我们发现有更多的项目开始想要做建筑全生命周期分析，也就是进行隐含碳排放的一个运算分析。

Q4 你方才提到了我们应该同时重视建筑隐形碳排放的问题，能否介绍一下具体措施？

A 减少隐形碳的排放主要需要在建筑材料使用上进行优化。隐形碳的最主要来源是建筑结构用材，大概占一个建筑所有隐形碳排放的70%-80%左右。一个非常有效的减碳措施是用木材来替代钢筋混凝土作为建筑结构。木材在其生长的过程中存储了很多碳，如果用于建筑结构，相当于在建筑的生命周期内锁定了二氧化碳，所以可以大大减少建筑整体的隐形碳排放。对于钢筋混凝土结构的建筑，一个很有效的减碳措施是使用低碳混凝土，比如通过优化混凝土的配比来减少所需水泥量来进行减碳。美国还有个公司叫CarbonCure，它发明了一种工艺，就是从工业生产中捕获二氧化碳，然后在混凝土搅拌的过程中再重新将二氧化碳注入混凝土中，能大大的达到减碳的目的。

除了结构材料之外，其它的建筑用材比如立面，保温，和室内材料等，同样有很多机会可以减少隐形碳排放。拿保温材料来说，不同的保温材料隐形碳排放差距很大，自然材料比如木材、稻草、粘土、麻、羊毛等可以自然地吸收碳，并在使用寿命中储存碳，是最能减少碳足迹的保温材料。相反，现在建筑中最常用的挤塑聚苯板（XPS）和膨胀聚苯板（EPS）的隐形碳排放量是最大的。如果气候允许的话，尽量避免使用这些建筑材料，可以换成玻璃棉保温或者岩棉板来帮助减少建筑的隐形碳排放。拿我们公司做过的一个全生命周期分析举例，通过计算隐含碳排放，我们发现仅仅通过使用木结构就可以节约27%的隐含碳排放，通过使用玻璃纤维增强混凝土面板和回收成分高的钢筋等，可以继续减少5%的隐含碳排放，最后通过使用低碳混凝土可以再减少10%。整体来说这个低碳设计项目和标准建筑基线相比可以达到高达52%的隐含碳排放减量。

Q5 以你过往参与的项目为例，可否为我们详细阐述一下绿色建筑设计的具体流程？

A 我大概参与过50多个项目的绿建咨询，其中20多个是作为项目负责人主导的。一般我们从建筑项目的初期方案设计阶段开始参与，一直跟到项目施工结束。参与越早，我们对于建筑设计概念发展的影响就越大，也越能从被动设计策略上帮助建筑来节能减排。

在项目开始之前，我们会和甲方和建筑师团队沟通整体的绿色建筑设计目标，包括节能、节水、室内舒适环境、了解甲方的需求和目标的绿色建筑等级。方案前期，我们会先从气候分析入手，给建筑师提供一些被动策略设计上的建议，比如建筑朝向、体形、自然通风、立面设计、遮阳设计等等。这些被动设计策略几乎没有成本溢价，却能很大程度上的减少建筑对主动机械系统的能源依赖。接下来在项目的扩初阶段，我们会和各个专业进行更紧密的合作，包括建筑、暖通、景观、室内等等，来进一步提供绿色建筑设计建议，比如节能、节水、建筑材料选择、舒适室内环境。对于大部分的项目，我们在每一个设计阶段都会建立能源消耗模型来和美国的基准模型进行比较，并测试不同节能措施的能源减排结果来进一步为设计团队提供节能设计建议。最后在施工图阶段和施工阶段，我们主要关注点是确保之前的绿建措施真正落实，以及提供绿色可持续建筑材料选择的支持。

我在慕尼黑Transsolar建筑能源公司实习的时候，参与了一些欧洲的建筑项目。从绿色建筑设计流程上来说，欧洲的项目在我看来是和美国大同小异的。以Transsolar公司为例，他们同样也非常注重从前期就开始参与建筑的设计过程，尽可能最大程度地从气候分析入手，来给建筑师提供气候适应性的被动建筑策略。Transsolar公司的宗旨是用最少的能源创造最舒适的室内环境，所以在项目的扩初阶段，也更多偏重采光分析、通风分析、室内温湿度舒适度分析等等。

Q6 在过往的这些项目中，你认为最大的挑战是什么？

A 最大的挑战一般是来自项目预算的限制，很多项目的预算非常有限，导致我们在推荐一些节能减排措施的时候会遇到一些瓶颈。比如我做过的一个项目有很高的节能目标，需要达到净零碳排放。在项目初期阶段，我们推荐并详细分析了很多节能技术，包括地源热泵、氢燃料电池、太阳能光伏板和微电网等等。最后由于预算问题，甲方不得不放弃地源热泵和氢燃料电池，最后只保留了太阳能光伏板和微电网。这个时候需要根据项目和甲方的需求来推荐最合理可行的节能减排措施，很多时候需要一些思维和技术上的创新。在项目预算有限的情况下，我们也会尽最大可能地最大化建筑的被动设计策略，因为这是一个很好的节能减排的策略，但是通常又不需要太多成本溢价。

另外的挑战常常来源于甲方，有的甲方对于绿色建筑非常了解，那么在设计推进的过程中也更容易沟通。有些甲方可能对绿色建筑的了解很少，那么需要我们更积极的去沟通绿色建筑的益处来传达我们的想法。比如说，有的甲方在选择倾向的立面设计方案或者选择玻璃的时候会单纯从美观形式方面考虑。这个时候我们就需要更积极地沟通绿色建筑的策略和潜在益处，比如通过更小的窗墙比来减少能源消耗，通过合理的玻璃选择和遮阳设计来最大化采光质量，这样在节能的同时也可以提高员工工作效率、幸福度，降低因病缺勤次数，给公司减少潜在的经济损失。再举个最简单的例子，我们公司的一个项目向甲方推荐建筑立面使用三层中空玻璃，而不是双层中空玻璃，这样可以帮助减少立面的传热损失，提高建筑的热舒适性。通过我们的一个冬季热舒适性的分析模型，我们发现如果使用三层中空玻璃的话，完全可以不用提供周边供暖，这样可以抵消三层中空玻璃的成本溢价，降低项目造价。但是在刚开始沟通的时候，因为甲方没有做过没有周边供暖的项目，所以前期经历了一些阻力，后来通过我们更多的分析模型和沟通，成功说服了甲方。

政策法规有的时候也是绿色建筑设计遇到的挑战。拿纽约市举例，纽约法律不允许建筑物中安装大型锂电池，主要是从防火安全的角度考虑。从绿色建筑设计的角度来说，电池储存有很多优点，比如可以减少建筑物对传统电源的依赖；在电力需求的低峰期储存电力，在电力需求的高峰期使用电力；帮助减少电网压力和碳排放的同时，也可以节约电费成本。虽然纽约市允许大型锂电池安装在室外、建筑物的屋顶上，但是室外安装会遇到很多其它挑战。并且在2019年以前，纽约对于室外安装锂电池并没有系统的规章制度和审批程序，导致很多绿色建筑项目在考虑设计和安装锂电池的时候遇到了一些障碍。

Q7  能否具体介绍一个你参与过的项目，以及如何应对上述提到的挑战？

A 我参与的一个有很高绿色建筑目标的项目是一个在芝加哥的大型公共建筑项目，这个项目有三个绿建认证系统的目标，一个是LEED绿色建筑铂金级认证（LEED最高级别的认证），一个是国际生活未来研究所的净零能耗认证，另外一个是SITES可持续场地设计的银级认证。我们在5年前从方案的最初设计阶段一直跟到现在的施工阶段，是一个很有意思的过程。从最开始建筑师出方案，我们就做了气候分析、采光分析、能耗模型分析等来提供可行的绿色设计策略建议，这个项目它也采用了地源热泵，雨水收集，太阳能板等多种节能措施，最大限度地实现了节能减排。

这个项目有一个米其林级别的饭店，刚开始甲方对于用全电器设备来取代明火炉灶有些疑虑，但是后来我们成功说服了甲方设计全电力建筑，这也是国际生活未来研究所的净零能耗认证的前提条件，即不可以使用天然气来供暖或者用于厨房设备。最后根据我们的能源分析模型，和ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）基准模型相比，这个项目因为采用了地源热泵、高性能立面、LED照明、高效空调机械系统等，比基准模型节省了42%的能源使用，这也意味着项目同时减少了太阳能光伏板的数量来达到净零能耗。另一方面，这帮助我们在LEED认证系统的能源评分中获得了16分（满分18分），是获得LEED铂金级认证中很关键的一环。

这个项目的景观和场地设计也采用了很多可持续的设计策略。景观设计包括蓄水池、生物洼地和结构化蓄水池，可以消化98%的极端降雨事件，而不为市政下水道造成负担。这个项目还从硬质屋顶和绿色屋顶收集雨水、过滤并重新用于建筑厕所冲洗和植物灌溉。经过我们的计算，每年可节省将近400公升的建筑厕所冲洗用水，与LEED基线相比减少了89%。通过使用本土和适应性强的植被设计，高效的灌溉系统，和雨水回收利用，每年可以额外再节省400公升左右的灌溉用水，与LEED基线相比减少了50%以上。

Q8  除了建筑项目，在绿色城市设计、景观设计层面，是否有可以与我们分享的经验？

A 对于城市和社区尺度的项目，我们关注点更多的是宏观的一个整体规划，比如整体的供能系统的选择，是选择集中供能系统还是分散系统，不同的建筑之间是否可以可以通过热交换来节约能源，比如用公共建筑制冷排放的热能用于住宅建筑的供暖，等等。另外，我们也会帮助规划整体的雨水管理和雨水回收利用的策略。还有就是室外场所的热舒适度，如何合理的通过建筑物的布局，景观植被设计来提高室外环境的热舒适度，等等。

我曾经参与过华盛顿的一个大学校园规划项目，我们提供了一些大方向的能源规划建议，也做了一个室外热舒适度分析，帮助提供一些景观植被和铺面材料的建议。我们的室外热舒适度分析模型显示，通过合理的景观植被遮阳设计和浅色的铺面材料选择，这个校园的中心广场满足室外热舒适度的面积可以从4%提高到34%。

对于景观设计来说，我们最近做过的一些很有意思的分析是来计算景观设计的碳排放。美国CMG景观事务所开发了一个免费的计算景观设计碳排放的软件，这个软件可以计算建筑场地使用材料的隐含碳排放。用户也可以选择加入树木、植被的碳信息，通过计算可以知道项目的碳中和估计年数、碳封存量和净影响等等。

Q9  最后，在业内目前的绿色建筑热潮下，你如何看待其发展的前景和方向？

A 绿色建筑是大势所趋。尤其是在全球变暖问题日益严峻的今天，减少建筑的碳排放是缓解全球气候变暖问题的关键一环。我认为绿色建筑应该融入每个建筑设计理念之中，而不是仅仅靠技术来堆砌。但是建筑师和甲方的力量是非常有限的，大力推广绿色建筑发展需要政府的大力扶持。政府的政策法规、标准规范、激励体系等等都可以帮助营造一个更好的绿色建筑设计环境，在这方面西方国家有很多先例可以供借鉴和参考。

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作者简介

王如菲，Atelier Ten资深绿色建筑咨询师和项目负责人，美国多所大学的客座评图嘉宾和数多国际会议的同行评审。

作为LEED BD+C AP绿色建筑认证专家和CPHC被动式房屋认证顾问，她与世界知名设计团队合作，参与并管理了50多个项目，从可持续绿色建筑咨询的角度参与建筑项目和规划项目的设计过程，从设计到施工阶段帮助高性能或零能耗建筑的实现，并负责LEED绿色建筑认证，零能耗认证等。

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