淨零碳的曲折歷程,2050年建築能否實現真正的「淨零碳排放」?

淨零碳建築——一個「現代化」的設計概念。世界綠色建築委員會對淨零碳建築的定義為: 高效節能的建築所有的能耗都由現場，或者場地外的可再生能源提供，以實現每年的淨零碳排放。

江蘇省第一棟木結構的零碳建築

香港首座零碳建築，圖源：Wikicommons

建築行業淨零碳設計理念的推廣是一份偉大光榮而艱巨的事業，隨著社會經濟的發展，全球氣候變暖對人類社會造成的危害越來越引起重視和擔憂。100年來，設計師、工程師和建築商一直都致力於實現淨零，從巴克敏斯特·富勒到中東能源危機，再到「建築2030」，淨零碳的話題歷史可謂是「跌宕起伏」，人類為實現建築淨零付出了不少努力，而他們都是如何激發了當今能源前瞻性思維的呢？

下面讓我們一起回顧一下淨零碳的曲折歷程：

工業革命之前，建築物比現在更接近淨零

追溯到工業革命之前，當時的熱能和光能主要來自於燃燒的生物質，新鮮空氣來自於自然通風，機械系統還沒有得到廣泛的應用。因此，建築物更接近於收支平衡點，因為它們並沒有增加新的大氣碳。

1933年，戴梅森住宅應運而生

建築師巴克敏斯特·富勒開發了「高效住宅機器」戴梅森住宅（Dymaxion House）——一個可以在不到兩天內組裝的預製房屋。它的地板是六邊形的，懸掛在一張拉索組成的網格上，由中央動力柱支撐。在較早的版本裡，地板不是實心的，而是充氣式的人造革薄膜。它的屋頂被設計成一種全自然的空調系統：讓熱風向上通風，冷空氣向下通風。

整個房屋能在短時間內大量生產並通過空運或陸路投放世界各地使用，這種新生建築在預製和可持續性方面顯示出了前瞻性和有影響力的創新，是對傳統房屋所有特徵的徹底顛覆！和戴梅森住宅一樣先進的是，富勒的可持續性原則和他的「少費多用」的理念，即使在今天的可持續設計領域仍然具有巨大的影響力。

中東石油危機導致能源急劇緊缺

1970年，中東石油危機導致油價翻兩番，並迫使世界上一個石油資源豐富的地區呈現出一種能源保守的狀態。隨著能源成本飛漲，政府和行業領袖越來越擔心他們對化石燃料的經濟依賴。如果不作出重大努力去利用和開發其它能源資源，那麼人類在不久的未來將會面臨能源短缺的嚴重問題。

綠色建築評價體系誕生

1998年，美國綠色建築協會編寫了《能源和環境設計先導》(LEED)，針對新建建築和改造工程、既有建築、核心外殼、商業內部裝修、零售、住宅以及社區等不同建築用途進行評價，其宗旨是在設計中有效減少環境和住戶的負面影響。LEED是在世界各國的各類建築環保評估、綠色建築評估以及建築可持續性評估標準中被認為是最完善、最有影響力的評估標準。

LEED評估體系

2030挑戰設定碳中和目標

2002年，建築師Ed Mazria成立了「建築2030」，一個非營利組織，致力於促進可持續、彈性、公平和「碳中和」建築及社區的發展，通過設計手段將建築環境從氣候變化的難題轉變為解決方案。（「碳中和」是指零碳量釋放，透過排放多少碳就作多少抵銷措施，來達到平衡。）

同時他發起了「2030挑戰」，號召至2030年所有的新建築和重要的翻新實現碳中和，挑戰也為既有建築的能耗設定了目標。「2030挑戰」旨在通過創新的設計、場地內外的可再生能源以實現碳中和。

「生存建築挑戰」提高建築標準

2006年，LBC（生存建築挑戰）提高了建築的居住標準及其可持續性表現的標準。要獲得生存建築認證，建築物必須實現淨零能耗。LBC是一個集節能環保和健康舒適的設計程序，之所以是挑戰，一要求非常之高，二所有指令都是先決條件，LBC是目前可持續設計和改造的最高境界。

淨零能耗建築

全球首個「零碳城」開始建設

直到2008年，阿布達比郊外的馬斯達爾城開始建設「零碳城」，建成後，這座城將成為全球首個「零碳城」和世界級清潔技術研發基地。馬斯達爾城投資規模極其宏大，雖然地處於熱帶，卻將完全棄用化石燃料，主要依靠光電能、風能、太陽能、由有機廢物組成的生物燃料等替代能源，減少能源消耗。雖然這座城市的完工日期被推遲了十多年，但馬斯達爾城仍然體現著一個充滿希望的願景。

西雅圖節能建築誕生，真正實現「淨零」

2014年，布利特中心——一個位於美國西雅圖的超高效辦公空間，被設計成世界上最大的功能型商業居住建築，比一般的西雅圖辦公樓少消耗約83％的能源，實現淨零能源和淨零水資源，展現了創新生態設計和綠色基礎設施的建設。布利特中心最大的特色為懸挑的大屋頂，上面安裝了575塊太陽能光伏板，每年能夠產生230,000千瓦時的電力。夏天將多餘的太陽能傳輸入電網，而冬天可以從電網獲得電力，從而在一年內獲得淨零能耗。自此，人類在實現淨零碳建築的道路上邁開了很大一步。

圖源:www.bullittcenter.org

全球各國聯合推動淨零碳建築變革

2015年，近200個國家（包括所有主要溫室氣體排放國）承諾遵守《巴黎氣候協定》，該協議旨在創建一個可持續、低碳的未來。同樣，歐盟委員會在2019年制定了《歐洲綠色協議》，這是一項旨在使歐洲在2050年前實現「碳中和」的舉措。到2030年，全球人為二氧化碳淨排放量必須比2010年減少約45％，到2050年左右實現「淨零」排放。這些雄心勃勃的提議重新點燃了公共部門的激進主義精神，並將對話轉向了更廣泛的淨零碳變革。

現在距離2030年只剩十年了，全球二氧化碳排放量是否能減少45%，這對我們來說已經是一個很大的挑戰了。然而「建築2030」又創造了一個新的挑戰目標：到2040年，建築環境的碳排放量為零——也就是我們排放的碳要不多於我們可以回收的碳！

世界銀行的調查研究發現，到2030年前要實現節能減排的目標，70%的減排潛力在建築節能方面。為了平衡傳統能源的溫室氣體排放，建造一座淨碳為零的建築，意味著首先要減少能源使用，以儘量減少相關的碳排放，然後使用可再生能源，併購買碳補償以達到盈虧平衡點。

專家也表示：要實現建築完全脫碳，除增加能效外，建築中所有的能源輸入都必須來自零碳來源。研究者預計，到2050 年，在零碳情景下，建築行業將逐步淘汰化石燃料。電力佔建築部門能耗總量的比重將達到75%，剩下的25% 則將來自其他可再生能源。

儘管今天的建築業與過去相比已實現了巨大的進步，提升建築能效仍有很長的路要走，而主要問題是人們如何看待提升建築能效的投資。建築師往往要迅速做出數千個關於設計的決定，如果把建築的能效放在第一位，那麼在預算有限的前提下，可以進行權衡。例如減少牆面的裝飾，提升牆體和玻璃的保溫性能以維持室內舒適的溫度，提升建築能效可以節約運營成本，最終可以回收投資成本；或者建造外圍護結構，將白天的自然光和通風與夜間提供熱量的捕獲太陽能結合起來，利用設計減少能源和技術來創造能源。這種戰略性的方法使得淨零碳愈發的成為可能！

IEA預測全球建築面積的增長

今天全球的建築業在快速發展，在未來的35年中，全球的城市中預計將新建和翻新2萬3千億平方米的建築，而這將是建築業節能減排的絕佳機會。

零碳建築仍然是一個將技術作為一種工具來滿足社會的能源需求的重要標準，而能源前瞻思維將繼續為達到淨零碳目標提供動力。