边缘的加州：气候变化和气候政策如何改变金州的建筑设计

1966 年，加利福尼亚州颁布了美国首个汽车尾气排放法规，以应对六个都市区不健康的空气污染水平

这只是开始。

自那时起，加利福尼亚州在环境法规方面一直处于全国领先地位，始终如一地制定超过美国《清洁空气法案》规定的空气质量标准，并已被其他 13 个州和哥伦比亚特区采用。

近年来，加州颁布了一些全球最积极的气候政策，包括强有力的温室气体 (GHG) 减排目标、低碳燃料标准、全州范围的限额与交易体系以及日益严格的能源法规。随着野火、热浪、干旱和其他极端天气继续困扰该州，该州正在成为建筑设计中气候变化适应措施的试验场。

“我们在加利福尼亚州看到的情况迫使我们更深入地挖掘并重新思考我们向客户提出的各种问题以及我们向他们提供的各种选择，”科进副总裁 Jamie Qualk 说道。

他强调了由气候变化驱动的三个趋势，这些趋势将对加利福尼亚州和其他地方的设计和机电管道 (MEP) 专业人员产生巨大影响：使用外部空气和过滤；热浪；和电气化。

Qualk 在科进旧金山办事处对这些相互交叉的趋势有很好的洞察力，他在那里与商业、机构和政府客户合作，这些客户向他们的 MEP 和设计顾问寻求帮助，以适应气候变化的物理影响并遵守正在制定的缓解气候变化的政策。

新的和具有挑战性的请求

由于 COVID-19 大流行与该州一些最严重的野火同时发生，Qualk 和他的同事在过去两年中响应了业主提出的新的、具有挑战性的要求：让我们能够关闭电源当火灾导致“百万分之一”的空气污染物飙升时，我们可以利用室外空气中的污染物，同时为我们提供供暖通风空调 (HVAC) 系统，从而降低居住者的感染风险。

“这些要求是相互竞争的，因为引入更多的室外空气是管理感染风险的主要策略，”夸克说。 “安装或加强过滤，甚至可能使用 HEPA 过滤，是另一种策略，但随着传统过滤器压降的增加，风扇和电机尺寸需要增加很多倍才能保持舒适的温度。”

Qualk 表示，此类设计变更会显着增加客户的资本支出，而额外的电力负载会增加运营成本和温室气体排放。

“为了满足这些相互冲突的需求，我们需要寻找强大的集成解决方案，将新的乘员致密化策略与外部空气、过滤和其他措施相结合，”夸克说。

然后是一个设计应对热浪的 HVAC 系统变得更加复杂。 “当我们针对更高的温度进行设计时，引入更多的室外空气会增加对设备和能源的需求，以对空气进行调温、加湿或除湿，”他说。

气温升高影响 HVAC 规格

对于夸克和他的同事来说，当他们去年对加州中央山谷一家医院的高温紧急情况做出反应时，气温上升的影响变得非常紧迫和真实。

“该建筑已被占用一年，当时发生了一些极端炎热的日子，屋顶设备室的冷却能力不堪重负，并使系统的电子设备面临故障的风险，”夸克说。

在审查了最近的当地天气观测结果并使用软件计算总热负荷后，作为原始项目的记录工程师，Qualk 和他的团队使用补充风机盘管分体式系统单元对系统进行了改造，以维持设备所需的温度。避免失败。

重要的是，最初的建筑设计是基于美国供暖、制冷和空调工程师协会 (ASHRAE) 标准，但极端气候已经导致峰值温度超出了这些设计参数。

“我们在加州其他地方、中西部和东南部看到这种情况正在发生，”夸克说。 “暖通空调设计人员现在必须考虑峰值温度天数可能比 ASHRAE 数据显示的要高，或者这些峰值温度可能会持续更长时间。”

他想知道 20 年前甚至仅仅 10 年前设计的现有建筑现在开始承受的温度高于其设计承受的温度。

“由于设计人员通常会指定备用容量，因此许多都会有轻微的安全边际，”夸克说。 “但是，随着极端温度发生的频率越来越高，现有建筑物的 HVAC 系统将面临更大的压力。”

为电气化做好准备

加剧挑战针对加州不断变化的气候设计 HVAC 系统是一项新兴的政策驱动力，旨在使建筑物全部采用电力，以便能够利用不断增加的无碳电网，该电网依靠风能和太阳能而不是化石燃料来满足该州的发电要求

“伯克利和其他司法管辖区已经禁止在新建筑中使用天然气，我们预计加州的 Title 24 能源法规将朝着要求电气化的方向发展，因为它在其常规的三年周期中继续发展，”Qualk 说。

对于 MEP 承包商、系统调试专家和运营商来说，“从消耗化石燃料的设备到所有电力设备的转变可能会有一个陡峭的学习曲线，”夸克预测。

为了帮助客户为电气化做好准备，夸克和他的客户正在投入时间进行教育，了解设计和运营需要考虑的因素。

“我们带领客户应对市场压力，以及什么统计数据政府和地方司法管辖区可能有要求，因此他们可以更好地了解今天和未来的期望。”他说。“而且因为我们已经有了完全电气化的大型建筑项目，所以我们谈论了很多设计的影响。”

帮助客户做好电气化和气候变化的准备已迅速成为 Qualk 和他在科进的许多同事的核心业务活动。

“我发现这些主题最引人注目的一点是它们不是理论性的，”夸克说。 “多年来，我一直是可持续发展、LEED 和增加室外空气的倡导者，通常感觉这些都是未来的目标。但这现在正在实时发生。”

“我们必须解决外部空气过滤和病毒预防问题。他说：“我们必须解决烟雾问题，因为距离建筑物 100 英里或更远的地方可能会发生大规模野火。”比旧图表。我们必须灵活应对新问题和新解决方案。”

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