超越节能 - 绿建整体效益分析

2018 年 6 月 4 日 乌镇智库

绿色建筑的本义是在建筑生命周期里正常运营实现低耗能的性能表现。然而，节能的效益，只是绿建全部效益的起始点。绿色的建筑设计往往带来其他特点：它们是“酷炫的设计”，不但节能，而且增效。哈佛公共卫生学院的学者领衔的研究报告发现绿建环境中的知识工作者思辨力明显优于同等建筑环境（非绿建）中的表现。

卡内基梅隆大学建筑学院的智慧工作空间设计组则尝试通过案例分析，量化绿建设计的“使用者效益” – 办公人士劳动生产率的提升。财富杂志报道了一家位于硅谷的智能玻璃窗技术公司的最新解决方案，以及什么样的分析方法使得这个炫酷的智能玻璃窗（比一般窗户价格高50%）变得合乎经济原则。

乌镇智库创始理事

蓝海波浪能源联合创始人

国开金融（城镇开发）顾问

美国落基山研究所前合伙人，高级研究员

——

程迈越

【壹】

绿色建筑增进知识工作者的

健康状况和工作效率

哈佛学者MacNaughton领衔的研究团队设计了一个实验：他们在美国五个城市中，每个城市选择两座类似水准的建筑，初建年代在1917-1953区间，均经过近期的更新改造，其中6座按LEED标准改造为绿建，另外4座改造时则未寻求达到绿建标准。选择这些同城建筑时的原则是，除了绿建标准之外，它们之间条件尽量相似；另外，每座城市的参与测试者均来自同一家公司租客，这些公司主要雇用知识工作者（通常持有行政、职业服务、技术和管理类职位）。每座建筑12位参与者（最终每座建筑有效参与者数据在8-12人），每人须签约，完成历时一周的跟踪测试者得到100美元的酬劳。

这些参与者佩戴生命体征传感器（Basis Peak Watch），采集他们的心率、皮肤温度、电偶皮肤反应、活动强度及睡眠状态。在他们的工位安装了环境传感器（Netatmo Weather Station），以5分钟间隔监测温度、湿度、二氧化碳浓度（ppm）和环境声强（分贝）。同时每个测试建筑空间也安装了商用环境探测器（中国清华大学的FengSensor），除了以上四项数据，还采集光照度和空气悬浮物（PM2.5）。

参与者在周二和周四下午三点两次完成“策略性管理模拟测试（SMS）”。测试数据显示，绿建环境下的参与者SMS测试分数，比非绿建环境的对照组高26.4%，显现其认知状态较优。此外，他们呈现的建筑环境不适症状（sick building syndrome - SBS）也低于对照组30%。这个研究结果，是量化分析知识工作者在不同工作空间的劳动生产率的基础性发现。

此外，绿建环境中的参与者比对照组睡眠分数高6.4%，研究团队认为这可部分归因于绿建较好的照明条件。得到较高质量的睡眠显然有利于相关参与者在认知能力测试中的表现。在结论中，研究团队倡议创立建筑健康学（“buildingomics”）这一多边跨界的新学科，专注研究所有与建筑有关的因素对建筑空间中人的健康状况的影响。

...

【贰】

超越节能所得，全面量化绿建效益

以计算机理论和技术水准著称的卡内基梅隆大学，其学者自然领先使用量化分析和大数据的研究思路。其建筑学院创新设立的智慧工作空间设计组在最近发布了一系列案例，量化了绿建的“使用者效益”。

位于硅谷Sunnyville的Control Data Corporation的运营部投资$15,000升级照明系统，耗电下降65%，每年节省电费$7,000。照明升级减少了晃眼刺目，使得输入错误率降低，效率提升6%，仅此一项的效益即达每年$28,000。洛克希德 Lockheed 公司在Sunnyville建造充分利用自然光照的绿色建筑作为工程中心，每年节能达$300,000-$400,000，同时生产率提升15%。

惠普公司下属VeriFone公司专门生产信用卡读卡器。公司在改建位于加州Costa Mesa的综合办公、仓储和轻型制造的设施时，超出加州本已十分严格的建筑规范（Title 64）达60%，其节能效益可以在7.5年内回收全部投资，令人击节赞叹。可是，更为令人惊奇的是，改建后生产率提升5%，缺勤比以前下降了45%！这些使用者效益把绿建改造的回报率提高到100%，一年回本。在改建后的工作空间，人们很少再抱怨日暮时分的困倦，临近周末也不觉没精打采。他们享受广泛的自然采光，感觉空气清新如同“工作在森林里”。考虑到这个设施毗邻洛杉矶车流繁忙的405号高速和橙县的机场，能够达到这样的使用者感受可不简单。

北卡的几所学校更新改造时采用天光照明，节约电费20%-64%，投资差不多三年回本。令人深思的是这些自然采光学校的学生和传统校舍的学生相较，标准测试成绩高14%。这些“酷炫设计”充分利用南向的天光，透光的纤维帘挡住阳光直射教室。智能传感器自动控制补光，保证照度恒定。

每所学校改造成天光照明成本估计为$230,000，但是随之减少的制冷及照明的负荷，可以削减相关设备投资额，使得这项改造对更新改建总预算的增加不到1%。天光照明改造回报期在一年之内，而学生学习成绩提高之外，健康更佳，平均缺课率每年降低3-4天。

位于南加州工业城的沃尔玛，采用先进的照明技术，以及高效低载荷空调系统，能耗只有同类规模店铺的一半。其屋顶安装了18KW的光伏发电。年度节能效益$75,000 -80,000，投资回收期三年左右。然而收益不止于此：利用自然采光照明的思路源自堪萨斯州劳伦斯市的沃尔玛“低成本样板店”，当时为了削减成本而在半个店安装了特制自然采光照明，基于沃尔玛出名的实时补货数据，店长很快发现自然采光的部分单位面积销售额远远优于传统灯光照明部分，也超越其他店同部门的业绩。

为什么使用者效益/生产率提升价值往往超过节能直接效益？我们可以算一算：建筑能耗成本通常每平方呎$1.5-$2.5，而员工成本每平方呎则轻易超过$200。如此便知，能耗降一半，差不多每年每平方呎省$1，而员工生产率提升5%，就是每平方呎$10 – 十倍的关系。

那么，为什么绿建不能更普及一些？为什么这么多开发商、建筑师和工程师忽视占建筑生命周期总成本92%的使用成本部分？问题根源出在建筑业的利益结构缺陷：参与建筑建造过程的相关各方，他们的利益驱动几乎都在尽量降低初始投资，而不是着眼于生命周期成本最优。

此外，他们通常建好就离场，不承担建筑的使用成本，比如建筑用能的账单，或者办公楼里雇员的工资。我们无法想象，仅凭外表及内部装饰，不讲性能参数来设计和销售一款汽车，而这样的操作却是房地产业的常例。建筑空间的性能和生产率，应该是衡量建筑的核心标准，却不在开发商的心头。社会整体利益与房地产开发商利益的错配，值得我们深思。

...

【叁】

如何推广应用时时在线的智慧玻璃？

想象一下，如果办公室的玻璃窗能够根据工作的状态，个人的喜好，以及光照、环境温度等条件，改变其透光率，实现节能和工作环境的最佳组合，根据前述的理论和实证案例，这个酷炫设计的效益该有多大？

这个极具未来感的技术，已经成为现实。位于硅谷的初创公司View Inc. 专业提供时时在线的智慧玻璃窗产品：利用算法和人工智能，这种玻璃窗可以根据天气、光照及工作需求、个人喜好，自动调节玻璃明暗，实现节能和工作环境的最佳组合。玻璃窗与建筑物的制冷和供暖系统相联，同时办公室使用者可以通过手机控制玻璃窗明暗。

View Inc. 已经获得4.6亿美金的数轮风投，是这个领域的佼佼者。这种先进的玻璃窗，比之普通产品，成本要高50%。View CEO Rao Mulpuri 提供了一个整合优化的分析方法：因为窗帘/遮阳板可以被替代，以及制冷系统投入的减小，总系统投入几乎不增加。

此外，办公人员的效率提升是更大的效益来源。View的客户，总部在盐湖城的Overstock公司认为，比起节能，办公效率带来更大的效益。CEO派丘克 · 布莱恩指出：“我们每年员工工资就有1亿美元，如果我们创造条件是员工效率提升2%，就值2百万美元。”俄勒冈大学2011年的一项研究发现，比较传统照明环境，自然光照较佳的办公室的员工每年病假缺勤率明显降低。布莱恩认为“让员工更开心舒服的环境，自然带来经济效益”。这恰好证实了此文的主题：节能效益只是绿建价值的起点，酷炫的绿建设计最大的收益来自员工生产率的提升。

图片来源：https://viewglass.com/assets/pdfs/view-dynamic-glass-brochure.pdf +https://viewglass.com/assets/pdfs/igu-data-sheet-us.pdf

References 参考书目

1 Drawdown—The Most Comprehensive Plan Ever Proposed to Reverse Global Warming, http://www.drawdown.org/

2 Piers MacNaughton et al., The impact of working in a green certified building on cognitive function and health, Building and Environment 114 (2017) 178-186

3 Intelligent Workplace design studio, CMU, Energy savings often bring improvements in productivity and product quality

4 Erin Griffith, Can internet-connected windows boost productivity? Fortune Oct 28, 2015

5 Ryan Park, Dynamic glass market forecast for 2018, SageGlass website

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