Tetra Tech 的 Brian Goldcrump 讨论了建筑系统电气化对降低新建和现有建筑碳足迹的影响

高性能建筑

Brian Goldcrump 在建筑设计和能源建模方面拥有 10 多年的经验，领导 Tetra Tech 高性能建筑集团位于俄勒冈州波特兰和华盛顿州西雅图的建筑能源建模团队。 Brian 在早期设计阶段与客户合作，了解能源系统选项和每个项目的最佳路径并提供建议。他对入住后的建筑性能特别感兴趣，帮助业主了解该性能，并确保建筑按预期运行。他帮助 Tetra Tech 建筑能源团队不断发展，以支持 Tetra Tech 成为行业领导者。

Brian 拥有圣路易斯奥比斯波加州理工州立大学机械工程理学学士学位。他是 LEED 认证专业人士、国际未来生活研究所成员，并且是俄勒冈州波特兰州立大学的可持续发展导师。

电气化对建筑物脱碳有何影响？

建筑电气化正在从我们的建筑设计中消除天然气，这有助于建筑脱碳。在典型的建筑中，我们使用燃气作为热源，因此要么使用燃气锅炉、带有炉子的燃气动力 HVAC 装置，要么使用燃气作为家用热水器。电气化正在将这些燃气加热源转变为电能。我们可以做出这样的改变，因为为我们的建筑物供电的电网变得更加清洁。许多州（包括美国西海岸的所有三个州）现在要求公用事业公司改善其发电的可再生能源组合。华盛顿和加利福尼亚州要求公用事业公司到 2045 年使用 100% 可再生能源。由于电网通过消除天然气排放来实现脱碳，因此我们的建筑物一旦实现电气化，最终将成为零排放建筑。

脱碳是否有效取决于国家法规，还是在其他司法管辖区或国家可行？

这一运动背后的关键驱动力是国家政策层面的电网脱碳。美国有 31 个州有类似的要求，全球也正在发生类似的政策转变，例如澳大利亚新南威尔士州、维多利亚州和昆士兰州最近的做法发生了变化。与此同时，可再生能源变得越来越便宜。例如，俄勒冈州最后一座燃煤电厂最近关闭，比原计划提前了 20 年。这是因为目前安装可再生能源发电厂比运营旧燃煤电厂更便宜。

2019 年出现了一个拐点，加州的风电比天然气便宜。因此，政策中的经济学以一种非常共生的方式相互影响，创造了一个可再生能源在公用事业规模上变得越来越便宜的市场。所以，要回答这个问题，谁除了国家政策之外，还有许多因素促成了这一结果，包括政府对该领域研究的重大财政贡献。

脱碳是一个仅限于新建筑的过程，还是我们可以用来降低现有建筑运营碳排放？

它不仅限于新版本。关于通过改变中央工厂来实现校园脱碳的讨论很多，尤其是在大学层面。大多数大学都有使用天然气运行的集中式蒸汽系统，将蒸汽分配到整个校园。许多校园，包括西海岸的几乎所有主要校园，都在研究如何利用现有的蒸汽系统或现有的天然气系统。我们刚刚与加州州立大学系统进行了一项研究，为所有现有建筑脱碳提供了路线图。

现有建筑物也可以这样做。需要彻底的可行性然而，需要预先进行研究，以确定实现电气化的最佳方式。

为什么大学层面有如此大的兴趣？

许多大学都有某种形式的气候行动计划。大多数气候行动计划都有碳中和承诺，例如到 2030 年实现碳中和。当他们查看校园的大部分排放量时，他们发现很多排放来自现场的天然气燃烧。

他们还在考虑降低这些系统的生命周期成本，尤其是蒸汽系统。许多蒸汽系统都很旧，存在很多维护问题。从生命周期的角度来看，从长远来看，改用电气化热水系统更有意义。

我们看到它在中小学教育层面也得到了更多讨论。除了教育市场之外，许多私营商业公司，包括所有大型科技公司，都有类似的碳中和承诺。他们中的大多数人都在关注电气化减少或消除碳排放。

这是否代表建筑行业定义可持续性的范式转变？

我认为这是对的。长期以来，设计行业一直从更全面的排放角度来思考这个问题，但这些州法律和公用事业的变化正在推动更广泛的行动。

例如，在俄勒冈州波特兰市，电力来源比较脏，并且有大量煤炭。直到最近，从排放的角度来看，天然气供暖更有意义。随着波特兰通用电气公司关闭最后一家燃煤电厂，俄勒冈州的太平洋电力公司安装了更多的可再生能源，随着电网的发展，现在开始更有意义地去除天然气并只关注电力。

另一方面，西雅图几乎完全由水力发电驱动，零排放。西雅图的城市法规中包含电气化，并且他们为电气化系统提供了轻微的激励。电气通信对于我们在那里的客户来说很有意义，并且随着其他电网的发展，它也将开始传播到其他城市。

电气化对脱碳有何影响？

这取决于情况，但通常会产生非常积极的影响。我们使用能源建模和预测分析创建交互式仪表板，以了解不同建筑系统在不同电网中的运行情况，并显示不同条件下的排放影响。这有助于为客户的决策提供信息，引导他们做出更可持续、更具成本效益的选择。

查看此工具，您可以看到，如果您使用的是俄勒冈州太平洋电力公司（其中 63% 为煤炭），则电气化四管系统的排放量低于使用天然气的可变风量系统。

但如果您使用西雅图城市之光，您的排放量几乎为零，因为它们依赖水力发电。

因此，对于这个以 Pacific Power、electrifica 为基础的示例这是一个巨大的、直接的影响，因为现在的电网非常脏，特别是与西雅图相比。但从长远来看，您每年可以减少 2,000 吨二氧化碳。这是一个很大的影响。

电气化对于私人业主（例如那些希望建造综合用途开发项目或体育场的私人业主）有意义吗？

这一切都不是什么新鲜事——这只是对建筑的一种不同的思考方式。热泵技术一直存在。我们已经在家里使用它很长时间了。随着电网变得更加清洁以及电气化的大力推动，价格正在下降，技术也在不断改进。

因此，这与 20 多年前可变制冷剂流量 (VRF) 系统引入该国时类似：价格昂贵且未被充分理解。但 10 年后，我们基本上认为 VRF 是我们进入电气化的入门级。这是一个简单且具有成本效益的满足hod，我们的首要任务是与业主沟通这意味着什么。

业主越来越意识到现场使用天然气所固有的风险。现场燃烧会损害空气质量。在一场对我们的肺部产生重大影响的全球大流行之后，拥有更好的现场空气质量是一件大事。我认为车主越来越意识到这些问题，并且它越来越成为电气化的一个卖点。

未来 5 到 15 年内，我们预计哪些国际发展会对美国产生影响？

我认为最重要的是热泵和热泵制冷机以及热回收制冷机技术，这些技术已经存在并且刚刚开始缓慢发展。这是我们首选的电气化系统，随着技术的进步和价格的下降，它开始深入市场。我们认为这是下一波系统，将成为电气化的重要推动力化以获得正确的应用。作为工程师，我们确实有责任对业主、客户、设施和合作伙伴进行教育。

我们希望看到更多的另一项技术是地源技术。这也不是什么新鲜事，但目前钻探成本很高。我们多年来一直致力于地源项目，最近一次是在圣安东尼奥的百老汇办公室开发项目，它们除了排放之外还有很多好处。建筑业主喜欢地源系统，因为它们的维护成本非常低、超级耐用且具有很强的弹性。钻探成本确实是导致许多项目提前终止的原因。随着需求的增长，成本也应该下降。