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帝国大厦:建筑减排的绿色地标

2013-8-15 22:30| 发布者: ccbuild| 查看: 138| 评论: 0

摘要:   如果要为建筑节能减排竖立一座地标,再也没有比帝国大厦改造项目更具代表性的了。   2008年2月,由克林顿气候行动计划(The Clinton Climate Initiative,简称CCI)发起的帝国大厦减排项目悄然启动。一年半之 ...

  如果要为建筑节能减排竖立一座地标,再也没有比帝国大厦改造项目更具代表性的了。

  2008年2月,由克林顿气候行动计划(The Clinton Climate Initiative,简称CCI)发起的帝国大厦减排项目悄然启动。一年半之后,在这座久负盛名的建筑几乎看不到变化的外表之下,绿色的心脏已经开始搏动。改造完成后,帝国大厦将比过去减少38%的二氧化碳排放量。

  作为纽约市乃至美国的标志性建筑,帝国大厦(Empire State Building,其中Empire State是纽约州的别称)建成于1931年。对于人来说,78岁是一个垂迈的年龄。但在建筑学上,帝国大厦正值壮年。在1933年的电影《金刚》及2005年的重拍版中,金刚爬到帝国大厦顶端和战斗机一番搏斗之后,跌落而死,但大厦巍然不动。直到今天,这座位于第五大道和西三十四街交叉口的102层摩天大楼,仍被美国土木工程师协会喻为世界七大工程奇迹之一。它以及其底层地基被纽约城市标志保护委员会指定成为1986年的国家历史标志。

  帝国大厦建造时采用了当时最先进和昂贵的材料科技,这使它坚不可摧。同时,帝国大厦的内部装修以豪奢著称,这反映了美国在那个时代对经济奇迹的追求。帝国大厦建成时,正值西方经济大萧条,当时的人们对花费巨资建造这样一座高楼不乏争论。不过当经济复苏之后,美国很快进入了帝国式的野心扩张时代,帝国大厦也被人们视为美国在逆境中不放弃梦想与野心的象征,并与自由女神一起成为纽约市的地标建筑。

  2008年,美国又一次陷入经济危机。与70多年前不同的是,这一次,人们终于承认不应只追求住在更高、更大、更昂贵的房子里,而应转向关注如何在不破坏自然生态的条件下实现可持续生存。帝国大厦注定在这一次变革中拥有不可替代的位置。一批环保主义者发动起来,他们不仅发起和参与了帝国大厦的减排项目,更将其视为帝国资本主义时代结束的标志,呼吁人们改变自己的生活和消费习惯,呼吁商业机构以寻求“绿金”的方式提供支持。

  在这座美国的地标建筑面前展开的,不仅仅是一座建筑的节能改造计划,而是属于下一个时代的经济梦想。

  克林顿与帝国大厦

  即便在摩天高楼鳞次栉比的曼哈顿,帝国大厦也是一道单独的风景。几乎每一个来纽约的人,都希望登上帝国大厦1050英尺高的观景平台,从那里俯瞰纽约全貌。它的一举一动是如此引人关注,以至于节能改造计划提出后不久,就变成了一个公众项目。

  CCI由美国前总统比尔・克林顿于2006年8月发起成立,隶属于克林顿基金会(Clinton Foundation)。退休后的克林顿热衷于公益活动,曾被授予“杜鲁门公共服务奖”。CCI致力于减少全球40座大城市的温室气体排放,对抗气候变暖。

  政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年发布的报告指出,人类是造成近250年来气候剧变的主要原因。所有那些曾经被用来展示人类改造自然的雄心的工业活动,包括石油、钢铁和建筑产业在内,所排放的二氧化碳对气候带来的影响,超过了之前40万年的总和。按照现在的排放增长速度,人类很有可能在这个世纪末面临生存危机。作为行动计划中最重要的内容之一,CCI希望通过与能源服务公司、金融机构以及政府的合作,为那些能耗惊人的现代建筑提供节能减排方案。对帝国大厦的改造,就是这个计划中至关重要的一步。

  CCI首先要说服帝国大厦的所有者,让他们同意为这个巨人动一个“小手术”。CCI向帝国大厦的管理团队承诺说,手术将不影响帝国大厦的日常运营,租户仍然可以在改造期间在这里正常工作,游客们仍然可以到“金刚曾攀爬过”的顶层观光。一切改造都将是静悄悄的。

  纽约并不是最需要减排改造的城市。事实上,横亘在帝国大厦脚下的这块土地,是美国最环保的城市之一。由于发达的公共交通网络,极高的人口密度以及较小的平均住宅面积,纽约市的人均碳排放量仅为美国平均水平的1/3。同时,纽约还声称到2030年,要将目前的碳排放量再减少30%。但CCI的目标是建立一个让全美国仰视的地标,用一个项目去影响整个世界。最终,这一点打动了决策人。“帝国大厦变绿的主意能够同样激励其他国家的建筑所有者,因为帝国大厦被视为是纽约的代表性建筑。”凯萝・威利斯说,她是纽约摩天大楼博物馆的创始人和馆长。

  帝国大厦所能影响的建筑行业,是全球二氧化碳排放量占比最大的领域。在美国,现有建筑的气体排放占到了城市温室气体排放总量的50%-80%。根据建筑所有者及管理者协会的统计,80%的建筑楼宇生命周期成本都发生在其建成之后,其中18%来自使用成本。这说明了建筑节能改造项目在经济上的必要性。

  一开始,说服帝国大厦接受节能改造项目的工作并不顺利。但2008年金融危机的蔓延,让局面发生了戏剧性的变化。当一个国家的经济因为过度挥霍而陷入危机时,你有什么理由拒绝一个别人已经伸出援手的节能项目呢?帝国大厦不仅是一栋建筑,更是一个年直接营业额超过2000万美元,拥有上千家知名跨国公司入驻的商业王国。“对于可持续性,我们有一个十分深厚的承诺。”帝国大厦公司可持续项目负责人托尼・马金说,“如果不将可持续性纳入到我们的商业和生活考虑之中,我们将会对未来产生极大的危害。”

  2008年2月,在CCI与帝国大厦达成关键共识之后,相关机构的工程师们迅速围绕这个项目组织起来。项目的参与者都是行业精英,他们想在历史上留下自己的足迹。CCI负责资源组织和行动传播,仲量联行(JLL)是项目管理人,江森自控(JCI)是首选的能源服务公司,落基山研究院(RMI)提供可持续策略的专家支持。

  膝盖法则

  为帝国大厦这样一座建筑制定节能减排计划,显然没有百科全书可以参照。合作团队建立之初,在2008年4月到11月的最初6个多月中,一直都在为一个问题争论不休:究竟该设定多高的减排目标?

  这是一个很容易理解的矛盾:你完全可以让整栋大楼实现零排放。当然,这也许意味着上亿美元的投入。如果不能在可衡量的时间段内收回投资,项目就会变成一个自欺欺人的笑话,这将违反建立“绿色地标”的初衷。但如果只考虑成本的话,那么最好干脆不要开工,因为对于这栋拥有204385平方米建筑面积的巨人来说,任何一个微小项目的改造都耗资巨大。仅仅更换6500扇窗户,就需要投入上百万美元。如果要更新空调系统,更是一个天文数字。

  最终,工程师们达成了共识。他们绘制了一条成本收益曲线。横轴是投入,纵轴是减排量。曲线与预计的一样,投入是随减排量增加而增加的。但在基数较小的情况下,如果增加投入,减排效果很明显,这时曲线的斜率是陡峭的。而当投入达到一定数值之后,曲线的斜率会变缓,换句话说,随投入增加而带来的减排效果就不那么显著了。最终,他们选择了曲线上斜率发生最大转折的点,这个点被称为“膝盖”,它代表了在一定情况下,投入产出比最为经济的一点。

  在“膝盖”点上,那些在现有设备基础上进行的改良和效率提升行为,通常优先于那些依赖新设备投资的节能措施。项目组达成的共识可以用一句话来概括:我们没有办法将墙壁推倒重建,但我们可以选择改造对象。一个例子是空气控制单元改造方案的设计。工程师们认为,与其以同样的设备替换掉老设备,不如尝试使用不同速率的风扇。尽管边际成本会更高,但根据温度来控制风速能够更有效地提高能效,并且帝国大厦只需要在每层的两个点而不是过去的四个点安装风扇。

  另一个例子是蒸汽散热器(即暖气片)的改造方案设计。帝国大厦现有散热器的效率并不高,原因在于大楼的隔热效果不佳,现有散热器的热量有一半都通过墙壁传到大楼以外。只要在散热器后面安装隔热装置,就可以实现采热效率的提升。根据设计,这个项目完成后,每年可减少480吨二氧化碳排放,节能6.9千兆英热单位(British thermal unit,简称Btu),节省成本19万美元。

  尽管投入有限,但根据“膝盖”点设计的改造方案,最后的减排空间仍然巨大。工程师们希望帝国大厦能够在未来15年内,降低38%的能耗,减少105000吨二氧化碳的排放。与此相比,普通的建筑节能改造工程通常只能带来10%-20%的能耗节省。


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