设计指南：净零建筑的7个基本特征

基里巴斯有大约11万人口，其经济以渔业和农业为主。它由位于中太平洋的33个岛屿组成，最高点仅高于海平面81米，这使它有可能成为第一个因全球变暖导致海平面上升而完全消失的国家。气候危机作为近年来的热议话题，与其相关的碳足迹、温室效应、大气气溶胶等术语已经被人们所熟知。另一个被广泛谈论的术语是"净零"，或净零排放，这是各个行业和国家的建筑发展目标。从根本上来说，它意味着能量平衡为零。

正如一些国家在2015年第21届联合国气候变化大会上签署的《巴黎协定》中所倡导的那样，如果要将世界气温变化控制在2ºC以下，就需要在本世纪中叶实现净零排放。即使在谈论排放时，人们首先想到的是工厂或卡车排出的黑烟——它们通常被视为罪魁祸首——但建筑业也是这些排放的重要参与者。根据世界绿色建筑委员会（WGBC）公布的数据，该行业在全球范围内占了36%的能源消耗，38%的能源相关碳排放，以及50%的资源消耗。而到2060年，这些数据预计将翻倍。

弗里克环境中心 / Bohlin Cywinski Jackson，© Alexander Denmarsh

简单来说，建筑在能源方面实现净零意味着在一年的时间内生产出所要消耗的能量。对于碳排放来说，道理是一样的。换句话讲，是要消耗或吸收在建设和运营过程中排放的所有碳，除了能源使用产生的碳排放，还包括材料本身的碳排放。WGBC对净零碳建筑的定义是："高能效，使用场地内和/或场外的可再生能源，通过碳补偿实现总体碳排放为零"。

小房子大棚子 / David Van Galen Architecture，© Lara Swimmer

这看似是一个简单的概念，但实施起来却不那么容易。如何通过具体的行动在设计过程中以及在选择解决方案、材料和产品时来实现净零排放？是否真的有可能在新建和改造项目中接近甚至实现这一目标？下面，我们列出了为实现这一全球目标而需要考虑的七个方面。

1. 应用生物气候建筑的概念

日内瓦市新喜剧院 / FRES Architects © Yves André

尽管它可能是多余的，但运用生物气候建筑和被动的概念是实现净零建筑的一个关键组成部分。在设计时充分考虑当地的气候和环境可以有效地节省能源。这意味着在白天尽可能多地利用自然光，同时平衡热能损失。建筑朝向、精心计算的遮阳措施以及适当位置的吸收和反射材料，使建筑能够根据自身所处的环境，被动地利用自然资源。

2. 使用场地内的可再生能源

新蒙克博物馆 / Estudio Herreros，© Einar Aslaksen

这个概念的核心是，建筑物能够使用当地的低成本、无污染的可再生资源来满足其所有能源需求。举例来说，这意味着通过光伏板或水加热板来利用太阳能，或者有条件的话，利用当地的风力系统或其他可再生能源。由于排放是按年计算的，所以建筑可以利用网络输出多余的能源，以便在建筑不产生能源的期间得到补偿。但这并不是说让所有建筑成为巨大的发电厂，能源效率才是净零排放的关键。

3. 使用高效的设备和照明

Goatbarn Lane / Renée del Gaudio，© David Lauer Photography

在处理发电问题时，不可能不谈及电器和照明的能源效率。如果我们想要实现发电和耗电之间的平衡，减少能量损失和提高建筑设备的效率至关重要。这意味着用更少的自然资源产生同样多的能源，或者用更少的能源实现同等的服务。因此，选择高效率的设备，如照明、制冷、暖通空调等，以及其他设施、设备、工具、机器等，将减少用电量。

4.关注建筑围护结构

SoLo 住宅 / Perkins&Will，© Andrew Latreille

除了产生能源和避免有害来源外，建筑效率也至关重要。一个精心设计的围护结构对于建筑充分利用它所处的环境非常重要。例如，在寒冷地区，具有良好隔热性能的房屋热量损失较少，可以减少对供暖的需求。在热振幅大的地方，利用热惯性工作可能是有利的，因为墙壁和天花板可以储存热量并在必要时释放。在炎热的地区，围护结构可以帮助室内空间通风和降温，减少对人工制冷的需求，而保温层可以避免过多的热量通过围护结构进入室内而产生的额外的降温需求。换句话说，提高围护结构的能源效率可以减少运行碳，这些碳是在建筑使用过程中排放出来的。

5.采用高质量的门窗

这是建筑能效的一个关键组成部分，通常在新建筑和改造建筑中占很大的成本。窗户的主要作用是为建筑使用者带来日光和与外部环境的联系，于人们的健康大有益处，这也印证了窗户朝大尺寸和/或高透明度发展的趋势。在这一背景下，窗户成为了优化节能以及提高冬、夏季舒适度的一个重要手段。因此，气候的特殊性将决定理想的窗户选择。在寒冷的气候条件下，高隔热性（即低Ug值）与更多太阳热量的进入（高太阳得热；g值）相结合，可以节省采暖能耗，并将窗户附近寒冷的感觉降到最低。另一方面，在温暖的气候条件下，必须管理太阳热量的输入（低g值）和合理的保温水平，以便在低供冷负荷的情况下尽量降低室内温度，并且只需有效通风。现代镀膜玻璃与高效窗框相结合，可以在这两个要素间找到一个折中点。

6.淘汰化石燃料

另一个关键概念是减少建筑中的化石燃料使用。在RMI的研究中，"建筑物中的天然气燃烧以及少量的石油和丙烷占整个美国经济总排放量的10%，而只有10个主要州对这些排放量的56%负责"。这些化石燃料主要用于供暖、热水或烹饪。因此，与其使用天然气或石油，不如选择可再生资源，如沼气和木材。根据具体情况，也可以使用热泵、地热能或电力，其来源最好是清洁的和可再生的，如太阳能、风能和水电。

7.考虑隐含碳

考虑项目中使用的每个元素的影响对于实现净零目标也是至关重要的。每种材料中的隐含碳是指在开采、运输、制造和安装过程中温室气体排放的总和。例如，混凝土是一种在制造过程中排放大量碳的材料——特别是在水泥的状态下——而在项目中使用木材则可以减少建筑中的隐含碳，因为这种材料在树木生长过程中吸收了碳。另一方面，尽管玻璃在制造过程中会消耗大量的碳，但它的可回收度高，这也应该被考虑在内。评估整个建筑的隐含碳需要获得建筑在整个生命周期内涉及的所有材料和加工处理的碳排放数据。

环境生命周期评估（LCA）是一种标准化的方法，用于量化建筑物的环境影响，从材料开采和产品制造到使用、寿命终结和回收利用。通过这种方法，可以对一个产品的供应链的环境影响进行总体分析。其结果以环境产品声明（EPD）的形式呈现，并被越来越多的制造商纳入到他们对产品的考量中，以满足市场对量化环境信息日益增长的需求。

尽管像这样的全球讨论可能看起来离我们的日常生活太远，但实际上，举手之劳就能带来改变。渐渐的，所有建筑业的参与者，甚至是爱好者都会意识到他们的影响力，以及他们手中拥有的能真正改变行业的力量。对这个议题的怀疑已经被人们对未来更加恶劣的全球环境的绝望所打败。无论是新建还是改造，净零建筑可能都需要高额的初始投资，但这些完全可以被看作是保护我们共同的家园和促进世界繁荣发展的投资。