5e科普丨多住戶建築的凈零能耗開發

很多想對住宅進行深度節能改造的用戶都會面臨一個極具挑戰的推進過程，涉及各種複雜的問題，如下圖所示。正是由於這個原因，很多人都放棄了對住宅能效的追求。

圖 1

想象一下如果人們購買手機時也需要考慮這些會怎樣（如落基山研究所DougMiller在其博客中寫到的）。相對於簡單地購買喜歡的手機和電信供應商服務，然後選擇一個合適的月度套餐外，如果你還需要：1）選擇使用哪座信號塔收發信號；2）對所有硬體進行詳細的分析來選擇真正「智能」的手機；3）確認購買手機的資金準備方式；4）填寫折扣表和稅表來折扣部分成本——而且處理所有這些問題都要分別與不同的供應商交涉，相信大部分消費者都會說：「算了，不買了。」電信產業為住宅能效市場提供了一條很有價值的經驗：將所有服務與財務方式打包，提供消費者真正重視的有價值的服務。

在凈零目標國家論壇上，落基山研究所高級諮詢師MarthaCampbell在其「多住戶建築凈零排放（NZC）開發機遇」的演講中指出，為了防止氣候變化問題惡化，現存住宅建築必須儘快實現碳中和。當前住宅建築存量占美國一次能源消耗總量的20%。深度能源改造配合清潔能源供應能夠使多住戶建築實現凈零排放，同時增加舒適度、安全度，降低成本，並為進一步發展獨棟住宅市場提供可規模化複製的開發模式。但如今，只有很小一部分住宅建築採用了深度節能改造（事實上，美國僅有三十多棟住宅建築進行了凈零排放改造）。

節能改造項目採用率低的根本原因在於能源供需兩側的不匹配，缺乏規模化的能效供需實體。這意味著每一個改造項目都是一項定製化工作，這種模式費時、費力又費錢。而落基山研究所的REALIZE計劃正是看中了這一機遇，試圖讓家庭能效改造變得「像買手機一樣簡單」。作為落基山研究所住宅能效+行動的一部分，REALIZE計劃旨在通過為凈零排放住宅能效改造開發出一套快速實現、產業化且能夠規模化推廣的方式，為美國住宅建築業帶來一場清潔工業革命。

具體怎麼做？REALIZE計劃正在開發一種商業模式，將荷蘭的「Energiesprong」項目引入美國。該項目已經幫助6千多棟住宅建築完成凈零排放改造，並且有大約10萬家庭已承諾加入該項目。Energiesprong項目的核心內容是一套可負擔、有吸引力的凈零排放開發組合方案（能效升級+現場太陽能光伏），並提供30年能效表現保證。此外，改造過程可以在10天內完成（最終目標是7天）。要做到這些，Energiesprong項目要求產業提供符合四個關鍵要素的解決方案：規模（數量巨大）；速度（施工在2周或更短時間內完成）；自籌資金（通過能源節約來支付）；吸引力（居民自願參與）。該計劃甚至與宜家等企業達成合作，使業主能夠升級廚房或浴室，提高它們的能效表現。

在美國開展大規模的凈零排放住宅的定製化改造與在荷蘭是明顯不同的。美國用戶享受的電費費率比荷蘭低得多，這會使任何住房改造的投資回報期更長。Energiesprong項目的重點是在全國各地開展可負擔的多住戶建築改造，但北美的住房市場非常多樣化和分散化，並且各地區的氣候、建築類型、房屋密度、建造年代、建築所有制模式、可用的融資和補貼方式、能源和建築規範以及能源成本都各不相同。這種多樣化給Energiesprong模式的規模化推廣帶來了極大挑戰。此外，北美市場比荷蘭市場大得多，帶來極大挑戰的同時也頗具潛力。正因為以上這些不同，團隊在REALIZE計劃的第一階段首先研究了以下問題來決定Energiesprong模式在美國是否可行：

1.基於現有技術和融資手段，能夠在多大程度上實現未來20-30年的年度能源節約目標？

2.哪個市場將會是大規模定製化改造模式的最佳切入點？

3.目前美國不同氣候區域的凈零排放改造項目的平均成本是多少？

4.當前凈零排放改造成本和能源節約回報值的差值是多少？

落基山研究所首先需要通過分析來解答這些問題，其中第一步就是支持美國能源部的建設美國計劃與舊金山市環境辦公室的合作。我們的研究成果為下一步工作奠定了基礎。正如Campbell所說：「第五氣候區域面臨著比美國其他區域更加嚴峻的經濟挑戰。因此如果我們能夠在這裡取得突破，我們就能夠將最佳實踐方式更順利地推廣到其它市場。」

通過計算多住戶建築平均用能支出和低效住宅建築用能支出，落基山研究所以4%貼現率對比了多住戶建築用能支出的現值。我們發現，凈零排放改造最具經濟吸引力的區域是第1氣候區域，第4區緊隨其後。

圖 2

我們運用國家可再生能源實驗室的BEopt工具對一棟典型的多住戶建築進行了分析，通過評估住宅建築設計，在建築整體節能的各個層次上識別出最具成本效益的組合，從而達到凈零排放。我們特別關注了兩種改造「組合」：一種組合對建築單元的節能進行優化（包括牆面、屋頂保溫、屋頂材料、窗戶、空間調節、集中式熱水器、照明、冰箱、洗碗機、洗衣機和熱水裝置等的升級）但不涵蓋太陽能發電，而另一種則在這些改造的基礎上也加入了屋頂太陽能光伏發電，並按需引入社區太陽能。

我們發現凈零排放改造的當前成本能夠取得進一步壓縮。以單個住房為單位，當前消費者每年需要額外支付大約600美元用於凈零排放改造。我們的最終目標是將其壓縮至0，或者如果可以由整個行業通過設計提供大規模建築整體改造解決方案，將會更好。

圖3：理想現場能源節約組合（凈零排放）

備註：除ITC和MACRs外，未計算其它太陽能補貼。未計算能夠大幅改進經濟指標的互動式節能措施。該曲線的目的是為了向產業展示需要在哪些方面壓縮成本。

接下來，落基山研究所將繼續提升對深度節能改造的需求，並與產業合作激活供應側，同時將重點關注正在舊金山市和紐約州推廣的試點項目。敬請關注！

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