鲍莉 贺颖 / BAO Li,HE Ying
按照美国采暖、制冷及空调工程师学会(ASHRAE)的定义,绿色设计应该是“认识并尊重自然以及事物的自然法则,在建筑的整个过程中尽量降低对建筑环境、建筑材料、自然资源等的负面影响的设计”。绿色建筑因而应是“全生命周期中高性能的建筑,具体体现在:非可再生自然资源耗费的最少化、废气排放最少化、有害废物排放的最少以及对场地生态系统的负面影响最小化”①。如今,全球范围内这个绿色建筑和绿色设计的定义已被广为认同。在此基础上,各国都进而提出了适用于本国的绿色建筑标准及评价认证体系。这套机制已成为改善建筑物性能、确立标准及目标、建立和提高公众意识以促使市场产生积极需求的有效途径和措施。
自1990年英国建筑研究院发布的全球第一部绿色建筑评价和认证体系——建筑研究所环境评估法(BREEAM)以来,瑞士的Minergie、澳大利亚的Green Star、美国的LEED和日本的建筑环境效益的综合 评价体系(CASBEE)等针对绿色建筑设计、建造、运行以及创新等的评价体系也相继应运而生。这其中,始于1994年的瑞士可持续建筑标准——Minergie(极少能源或迷你能源)不仅成形早于大多数有国际影响的绿色建筑标准,而且在十多年的实践中不断优化发展,其运行机制完善,市场覆盖面大,切实地促进了国内整个建筑业的发展。正如以设计简约、性能卓著、做工精良著称的瑞士建筑,在当今全球可持续发展的大潮下,瑞士Minergie可持续建筑标准依然低调地引领着建筑发展的趋向。
瑞士以其一贯的严谨认真、讲求实效的方式对待可持续发展问题。在国家的层面上,它在权威的耶鲁大学可持续发展环境性能指标体系排位中位列全球第一②,其公共交通、循环经济、有机食品工业以及建筑业等都是无可争议的世界一流。
Minergie的概念是1994年由经济学家海因茨·尤伯萨克斯(Heinz Uebersax)和建筑设备专家鲁埃迪·克里西(Ruedi Kriesi)③提出,最早的两栋Minergie住宅也于同年建成。随后Minergie注册成了商标以防被误用滥用,并于1997年得到瑞士苏黎世和伯尔尼两州政府的官方认可。1998年,在多方共同的努力下,Minergie协会正式成立,制定并出版了第一个低能耗的MINERGIE®标准。
Minergie是针对建筑设计阶段以及各种建筑类型的可持续建筑标准,其目标是实现低能源资源消耗、高舒适度的建筑,这一标准已得到国际认同。Minergie协会是这一标准的制定者、质量认证者、推广者,它是一个独立的非盈利机构,由瑞士联邦政府、瑞士各州政府、商业和企业、金融等部门共同支持和维护。由于拥有其他国家无与伦比的广泛的国内各级政府支持和推动,市场对可持续建筑的认可度极高。如今,无论是新建或更新改造,MINERGIE®已然成为可持续发展建筑的代名词。
相较于由美国绿色建筑委员会主导的最广为人知也是全球商业推广较为成功的LEED,Minergie标准及认证体系的市场渗透率更能证明其推动绿色建筑的成功。LEED目前大约在全球有2000个认证项目,而Minergie仅在相对小得多的瑞士本土市场上就涵盖了约13%的新建建筑和2%的改造建筑。目前累计有超过15万个不同类型和规模的建筑项目得到认证,这个数目大约是LEED的80倍,其对本土建筑市场的影响力可见一斑。不可否认的是,瑞士本就发达的制造业和建筑业以及高度完善的职业培训体系也是Minergie成功的关键因素,其造就的高水平的建筑产品和具有足够技能的产业劳动力,是保证可持续建筑标准充分实施的坚实基础。
Minergie是得到瑞士政府支持的商业性绿色建筑认证标准,目前 拥 有 MINERGIE®、MINERGIE®-P和 MINERGIE®-ECO三 级 标 准。MINERGIE®是最早也是最基本的标准,主要针对建筑的能效性、可再生能源的利用率、环境影响度以及室内环境的舒适度等方面。它要求建筑的总体能耗不可高于常规建筑平均的75%,化石燃料的消耗则必须低于50%。可以看出这一标准的制定主要着眼于减少建筑建造和使用的能源消耗,尤其是对环境影响比较大的化石燃料的使用加以限制。
出台于2001年末的更严格的MINERGIE®-P标准对能耗提出了更高要求,尤其是采暖所需的能耗(因为瑞士本土的气候条件决定其建筑主要能耗用于冬季采暖)。其中的“P”意指“Passive”,即德国的被动式设计概念,这一标准也相当于国际知名的德国被动住宅(Passive House)标准。MINERGIE®-P的建筑不仅仅是一个超级绝热保温的建筑物,而是要设计为一个高能效的、舒适的、性价比高的建筑集成系统。该标准要求降低建筑采暖能耗、控制室内空气交换、预防夏季过热、加强建筑外围护的隔热和气密性、使用节能电器等,设施设备使用要简便,同时强调绿色建筑的附加造价需控制在总额的15%之内。
MINERGIE®-ECO和LEED铂金级同样,是目前最严格、也是最高等级的认证标准。它在MINERGIE®-P级基础上,更关注室内环境使用者的健康舒适性,并对整个建造过程对环境的负面影响加以限制,包括原材料的耗费和再生以及构件制造与建筑施工过程。健康的室内环境包括适当的自然采光、隔音降噪、降低有害气体的排放等。为减少对环境的影响,应少用稀有的原材料,多用地方性材料、经认证的绿色环保材料、再生材料以及制造过程中低能耗、低排放的建材,同时施工方法需利于材料分类回收再用,处置废料的方式也需要减少对环境的危害。
在上述各级认证标准的具体要求之上,Minergie绿色建筑也不允许采用不可取的或有害的物质和施工做法。从健康的室内环境出发,禁止使用杀虫剂、木材防腐剂以及会有甲醛排放的溶剂型产品和木制品;从控制对环境的影响出发,要控制使用含重金属的材料,要利用方圆25km范围内生产的再生混凝土产品,未经环保认证不得使用外地木 材及木制品,胶粘剂和密封泡沫材料也禁止使用。
除了对整体建筑的三级认证之外,Minergie还有一类专门针对建筑部件和建筑设备系统的认证标准,称之为MINERGIE®-Modules(“模块化”)。建筑师,工程师,建材、构件和设备系统制造商等都可以就能效高、性能优异的建筑构造、部件和设备提出认证申请。认证产品的种类和款式多样化在竞争中也大大促进了建筑质量的提升和造价的降低。
如今,一个经Minergie认证的建筑比瑞士普通建筑的能耗要少约60%。瑞士普通建筑的能耗水平本就较低,因而这实际上已成为全世界最高的建筑能耗监管标准。Minergie认为,这样的能源效率必须经由综合的设计策略、控制生命周期成本和质量效益才能达到。因此,建筑项目必须从最初的设计阶段就开始就参照Minergie标准。同时,Minergie的模块解决方案也可以运用以应对设计中存在的特定问题,诸如窗户和通风等。
在具体的技术层面上,Minergie标准要求整合以下10项关键技术要素:
(1)紧凑的建筑形体,即建筑的体形系数要小;
(2)建筑外围护的气密性构造;
(3)墙体和屋顶的强力保温隔热;
(4)密封性好,采用多层并带涂层的玻璃窗;
(5)可以提供大量净化的新风,以保证高质量室内环境的高能效的、无风感通风系统;
(6)楼板辐射空调系统,平均并有效地冷却或加热楼板、墙体、梁柱和天花等;
(7)可再生能源一体化利用,比如地热、太阳能、风能及木材等;
(8)余热利用;
(9)精心选材以避免产生室内外毒性并提升绿色价值(绿值);
(10)高能效的家用电器和灯光照明。
Minergie的各级标准为材料、能效和舒适度制定出了明确的性能指标体系。其策略是并不仅仅去认证几个标志性的“梦幻项目”,而是通过有限的一些关键性能指标控制来促使整个建筑业取得最大效能,比如,通过计算输送到场地的能源总量来衡量特定的能耗。与地方建筑设计规范相较,同样的条目Minergie提出了更高的标准,因此整体提升了建筑的性能。不同于其他的绿色建筑标准,Minergie的认证并不是基于各项得分点分值的累加,而是所有关键性的指标都必须达到一定的门槛水平。这就意味着,若有个别关键性指标不达标,如能效未能涉及,即使其他方面做到最佳也不可能得到Minergie认证。正如木桶原理的“短板效应”,决定建筑性能及其认证等级的正是其最为薄弱的方面(短板),这就要求建筑的设计、施工全过程需要全面均衡的考虑和策略。
Minergie标准的评价体系中对建筑造价控制也有明确要求,而10多年的实践推广已经表明了建筑可以既是可持续的,同时也是经济的。经验显示,建筑空间的可持续性改善只要肯花心思,还是易于实现的。因而明智的设计和合理的选材可以使能源利用和废气废物排放的效率提高的同时也非常经济,达到较高的性价比。大量的建筑业主会被贴上Minergie标签的建筑所吸引,这不仅是因为其性能标准大大超过了强制性的地区建筑规范标准,而且在经济性上与普通建筑相比也颇具竞争力。即便如位于苏黎世的IBM欧洲总部大楼④这样的大型公建,其针对Minergie标准的建设也只增加了1%的投资成本。Minergie正是这样不断引导瑞士建筑业向更为可持续的方向发展。
Minergie的技术认证标准清晰地表明了一个态度,那就是可持续建筑的目标效益是旨在营造出更高水平的室内空间质量,因为室内空间质量在很多层面上都很重要。城市居民一天有90%的时间都是在室内度过的,而建筑在很大程度上决定了人们呼吸的空气质量、身体感受的温度、风感和光照质量,而这些正是决定人体舒适感受和使用实效的关键因素。在家中,这些意味着更健康的睡眠、更好的学习环境和更高的舒适度;在办公室,良好的室内环境能调动工作的积极性,减少病假,因而提高有效工作的能力和持续性,而这些有价值的效益是无法用价格来估算的。虽然购买或租用Minergie建筑的价格或租金会比普通建筑稍高一些,可无论是居住或办公,它所带来的额外价值是远远超出业主所花费的那点额外费用的。Minergie标准使得建筑的使用者拥有更高的生活质量和效率,也大大提升了建筑生命周期的价值。
图1 采暖所需平均油量(单位:加仑/1000平方英尺)
Minergie协会是一个非盈利的私营组织,MINERGIE®是旗下所属的一个注册商标,Minergie认证是经法律保护的。这个协会目前大约有400个成员组成,包括许多设计事务 所、工程建设企业、建材及构件制造商以及金融财团等。协会由一个有8位公众人物组成的董事会领导,下有一个执行决策层、一个技术咨询机构、几个有执行力的中心和一个注册认证师的网络。Minergie联系着瑞士境内大约900家已经或正在按照Minergie标准建造建筑的地方企业。MINERGIE®的品牌给它的客户提供了积极正面的形象,并赋予更高、更持久的价值。世界一流的大公司,诸如SwissRE、IKEA、IBM等都是它的成员,他们在瑞士境内的新建筑都必须遵循Minergie标准。此外,诸如Credit Suisse(瑞士信贷银行)、ZKB(苏黎世州立银行)、Bank Coop(库珀银行)以及其他金融机构亦纷纷以优惠条件给Minergie项目提供贷款。
瑞士全国26个州的州政府也都是Minergie协会的成员,并参与整个认证过程。绝大多数的州政府会给Minergie标准建筑的业主按认证等级发放补贴,比如会给MINERGIE®-P级别的私家住宅每户平均补贴12 100美元⑤。
如今,有越来越多的项目自愿参加Minergie的认证,这一标准在瑞士国内已逐渐成为影响国家能源政策和建筑法规的主要因素。从最初定位于绿色住宅的标准,到如今应用于更广泛的建筑类型和领域,Minergie的认证已涵盖从私家住宅到商业中心,从地标性建筑到历史建筑改造等各类建筑。带MINERGIE®标签的建筑从荒原到阿尔卑斯山比比皆是,既有山中度假小屋,也有价值数百万美元的豪宅。因为这个标准已在国内得到广泛认可,为整体提升建筑物性能,2008年瑞士新出台的建筑规范将法定的建筑性能标准提高到接近Minergie1998年的标准,即将现行标准的能耗降低到60%(图1)。
Minergie标准自问世以来就处于一个动态发展的进程,随着技术的进步和需求的提高,该标准也逐步更新优化,同时其他国家的绿色建筑技术标准和认证体系也成为其完善的重要参照。近年来,Minergie协会希望能够在推动全球建筑的可持续发展方面做出切实的贡献,因而也开始在国际间推广其本土成功的经验,包括法国、意大利、德国、美国和列支登士敦等国目前都已接受Minergie的评价体系并自愿认证。其国际化推广都是基于合作的方式,通过特许代理的模式迅速建立地方性的专业培训、认证中心,这个独立机构要加强与地方政府及可靠的金融机构的切实合作以便推进。在保持其基本要求和目标原则不变的同时,针对气候特点、环境控制、地方特有技术及人文等因素,与当地政府和独立机构共同合作制定出符合当地情况的Minergie特定标准。这个标准既有普遍性又有特殊性,既具有国际可比性,又便 于地方操作。除了上述欧美的核心市场外,Minergie也有兴趣在未来一些年拓展快速发展中的新兴国家市场,但前提是它要对市场的需求信息做充分的调研。
基于Minergie在绿色建筑方面的成功积累,协会还希望未来能在绿色城市设计、可持续城市规划方面充分挖掘潜力,更多考量与城市建筑相关的各方因素的平衡,进一步拓展完善其内容。目前一个国际化的试点项目——阿布扎比的瑞士村(Swiss-village)已经在实施中。
于2000年推出的LEED是美洲最早的绿色建筑标准,也是当今世界上全球范围内商业运作最成功的一个。它和Minergie一样,适用于设计阶段和建造阶段,建筑本身和建造者可以凭藉评分系统的得分总和来得到铂金、金、银或通过等不同级别的认证。然而,由于申请认证的过程需要不菲支出(而这也正是其商业推行的主要目的之一),在2000个左右的认证项目中,只有540个是关乎民生的居住项目,大多数都是耀眼的、集成大量绿色高科技技术的、耗资巨大的大型公共建筑,诸如全玻璃幕的摩天大楼等。
Minergie标准不像LEED或是被动式住宅主要依赖于高科技高技术,而是以让使用者受惠为目标的,使用者生活与工作的“环境舒适度”是其核心理念。高质量的建筑外围护和持续的新风可以保证健康舒适的室内环境,而能耗——最终场地与建筑的整体能耗,而非单项能耗的总和——是量化建筑环境质量的主要指标,但不是目标。这体现出它更重视以人为本而非唯科技是瞻,因为科技最终只有为人服务才能实现其价值。
因此,Minergie标准讲求使用者的舒适度、能源的效率和技术的适宜性。它并不是给设计者强加上很多限定,建筑在达标的同时设计师仍然享有设计和选材等方面的充分自由。这也是Minergie标准能被广泛接受的重要原因之一。
Minergie还讲求建筑建造和使用的经济性,是少有的在评价体系里能涵盖造价的绿色建筑标准。正如为此,大量的私有业主能感兴趣也能负担得起并最终受益,它才能立足于本国的建筑产业,比其他各国绿色建筑标准都推广得好。
Minergie成功还有一个重要的原因就是其瑞士特色的政府支持、市场与技术并行的运行模式。它是非官方的,也不是纯商业的,但其注册了受法律保护的商标。其独立非盈利的组织架构以及与政府、建筑制造业、金融机构的良好合作与互动也确保了其顺利的推广。十多年来的运行,从接受理念到自觉运用,整个市场和社会对其的接纳度很高。而建筑规范也吸纳其条目和标准,从而提升建筑质量,促进整个建筑业的可持续发展水平,就是最好的佐证。
而几乎同时成形的德国被动式住宅是一个没有注册的品牌,这大大限制了它的商业认可度和市场推广力。虽然德国的科学家们倾注了大量的心血,被动式住宅也集合了很多的科技成果,但它在德国本土的市场渗透率仍然只有Minergie的10%左右。缺乏广泛的政府支持、缺乏商业和产业的联盟是其进一步发展的掣肘。
Minergie标准的制定源于1990年代中叶,远远早于绿色建筑议题的全球热潮,体现了瑞士的远见,同时它也是较早进入房产市场并推动了整个产业发展的绿色标准。MINERGIE®商标就像其他瑞士著名的商标一样,代表了高水准的品质。
(1)它是一个真正强调以人为本的绿色建筑标准,以使用者的舒适性为首要目标,讲求建造与运行的经济性,而不是高科技产品的堆砌。技术可以为建筑增值,为生活质量增值,技术为生活服务,更为切实可贵,惠及大众。
(2)该标准的技术层面强调整合,强调一体化与高能效性,认证标准亦非简单的技术子项的分值相加。这个整合的概念,符合“建筑本身就是综合”的特征。建筑的性能并非简单的单项指标相加而得,它必须是整体的性能表征。而分值相加型的绿色建筑指标容易产生漏洞,具体操作中“长处得分,短处忽略”,只以总分达标为目标。而依据“短板效应”,建筑最薄弱的方面(“短板”)才是最终决定建筑品质与性能的关键。
(3)Minergie是个非盈利的独立机构,然而同时又得到国家各级政府、商业及建筑业多方(设计方、建造方、使用方等)的支持,这使得它在多方参与和互动中能迅速得到认可,实现可持续建筑从理念到实践的大力推广,也实现了其商业价值。
(4)Minergie绿色建筑标准对本国的能源政策、建设法规以及建筑市场均产生了积极而巨大的推动力,其自身也在与时俱进,不断完善和细化,实现了良性循环。在立足于本国的同时,它也积极而审慎地在全球推广其成功的经验,结合地方特点制定出Minergie的特殊标准。
绿色建筑标准及评价认证体系的确立和实施是改善建筑物性能、促进建筑业发展的重要手段。不可否认,瑞士本就水平较高的建筑与制造业是Minergie标准建立并推广的良好基础,但他山之石可以攻玉,针对我国刚刚起步的绿色建筑标准制定和评估认证工作,其完善而合理的评价指标体系和运行模式是颇值得学习和借鉴的。
注释
① Meet the ASHRAE Green Guide, Tim Dwyer,2007.11, http://www.cibseashrae.org/presentations/Dwyer1107.pdf.
② 见www.epi.yale.edu。
③ Ruedi Kriesi是瑞士一流的国际化建筑设备供应商Zehnder Group技术部门的主管,如今仍担任Minergie协会的副主席、战略部门主管和荣誉会员。Steffen Klatt编, Cleantech Switzerland, Café Europe Textagentur GmbH, Spring, 2010.
④ 瑞士CPP设计公司马里奥·坎皮(Mario Campi)教授等设计。
⑤ Franz Beyeler, Nick Beglinger and Ursina Roder.MINERGIE,the successful Swiss building standard.Innovations / fall 2009,MIT Press.
[1] Franz Beyeler, Nick Beglinger and Ursina Roder.MINERGIE,the successful Swiss building standard.Innovations / fall 2009,MIT Press.
[2] Faltblatt Minergie Standard,www.Minergie.com.
[3] A Swiss-UK Dialogue: Sustainable Urbanality, http://www.ffgs.org/images/div.
[4] http://www.Minergie.ch.
[5] Daniel Wentz.IUCN Conservation Centre in Gland, Switzerland,Holcim Foundation for Sustainable Construction,2010.04,Stäubli Verlag AG.