Thiết kế các tòa nhà vừa thông gió tốt vừa xanh

Hai cuộc khủng hoảng toàn cầu — đại dịch Covid-19 và biến đổi khí hậu — đã buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về cách vận hành các tòa nhà. Nhưng điều gì xảy ra khi các biện pháp phòng ngừa được thực hiện để chống lại xung đột? Các nhà lãnh đạo doanh nghiệp không chú ý đến những vấn đề tiềm ẩn này có thể sớm mất cảnh giác.

Tóm lại, đây là vấn đề: Covid-19 gây ra bởi một loại vi-rút lây lan gần như hoàn toàn trong nhà ở những không gian thiếu thông gió. Một chiến lược kiểm soát quan trọng là đưa càng nhiều không khí ngoài trời vào càng tốt. Những gì từng là gợn sóng bằng tay (“mang lại nhiều không khí hơn!”) hiện đang được hệ thống hóa. Cuối năm ngoái, Lực lượng đặc nhiệm của Ủy ban Lancet Covid-19 bao gồm các chuyên gia từ khắp nơi trên thế giới đã đưa ra các mục tiêu nâng cao mới về thông gió, trong một động thái đánh dấu sự khởi đầu của những thay đổi lớn. Ví dụ, tại Hoa Kỳ, CDC đang phát triển các tiêu chuẩn mới và gần đây nhất, dưới áp lực từ Nhà Trắng, ASHRAE – cơ quan thiết lập tiêu chuẩn cho các hệ thống tòa nhà – đã thông báo rằng họ sẽ phát hành các tiêu chuẩn mới của riêng mình về tỷ lệ thông gió cao hơn. trong các tòa nhà. Điều này rất quan trọng vì các tiêu chuẩn ASHRAE cuối cùng trở thành mã.

Tuy nhiên, mang lại nhiều không khí ngoài trời hơn đi kèm với chi phí năng lượng và dường như mâu thuẫn với các mục tiêu khí hậu của chúng ta. Các tòa nhà tiêu thụ 40% năng lượng toàn cầu — 70% ở một số thành phố lớn — và do đó là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Vì vậy, các chính phủ và doanh nghiệp đã đưa ra các đề xuất đầy tham vọng để giảm lượng khí thải carbon đó. Thành phố New York, Boston và Seattle đều đã đưa ra các luật mới với các mục tiêu giảm năng lượng tích cực cho các tòa nhà và gần đây Hoa Kỳ đã công bố “Tiêu chuẩn Hiệu suất Tòa nhà Liên bang” mới nhằm mục tiêu giảm 30% mức sử dụng năng lượng.

Công trình lành mạnh và công trình xanh có mâu thuẫn với nhau không? Câu trả lời ngắn gọn là họ không cần phải như vậy. Có một con đường phía trước.

Sự cần thiết của cả hai phong trào

Đầu tiên, hãy nhận ra rằng chúng ta không thể ưu tiên một hướng hành động hơn hướng kia. Đây là lý do tại sao cả hai đều cần thiết.

Các bài báo trên các tạp chí khoa học hàng đầu như Tạp chí Y học New England, Tạp chí của Hiệp hội Y khoa Hoa Kỳ, Đầu ngónvà Khoa học đã nói rõ rằng lây truyền qua không khí là phương thức lây lan chủ yếu của Covid-19, căn bệnh đã giết chết hơn một triệu người Mỹ và sẵn sàng giết chết hơn 100.000 người mỗi năm kể từ bây giờ, cũng như nhiều bệnh về đường hô hấp khác. Các nhà khoa học, bác sĩ, quan chức chính phủ, lãnh đạo công ty và bất kỳ người có học thức nào trên đường phố giờ đây đều biết rằng không khí trong lành hơn có nghĩa là cộng đồng ít lây lan hơn. Các phương tiện truyền thông xã hội và truyền thống đang cảnh giác cao độ đối với các bệnh truyền nhiễm mới hoặc đang bùng phát trở lại, từ bệnh thủy đậu và RSV đến bệnh bại liệt và bệnh cúm. Và công chúng hiện có các cảm biến chất lượng không khí tương đối rẻ để đánh giá văn phòng, cửa hàng hoặc nhà máy của bạn được thông gió tốt như thế nào. Nâng cao nhận thức về bệnh hô hấp có nghĩa là kỳ vọng cao hơn cho các tòa nhà. Bây giờ hàng xóm của tôi nói chuyện với tôi về bộ lọc MERV-13.

Nhà Trắng bắt đầu với Cam kết Không khí Sạch trong các Tòa nhà, mà các công ty công nghệ lớn, giáo dục đại học và bất động sản thương mại và các nhóm phi lợi nhuận đã ký kết, nhưng sau đó nó đã công bố một cách tiếp cận toàn diện để cải thiện chất lượng không khí trong nhà: tín dụng thuế, mới đô la nghiên cứu, đi bộ bằng cách yêu cầu danh mục đầu tư gồm hơn 1.200 tòa nhà liên bang áp dụng chiến lược xây dựng lành mạnh và hướng các quỹ Kế hoạch Giải cứu Hoa Kỳ (ARP) còn lại hướng tới các mục tiêu không khí sạch. Điều này đã khiến ASHRAE tuyên bố rằng họ sẽ đưa ra các tiêu chuẩn thông gió mới trong sáu tháng (rất nhanh đối với tổ chức này) và chúng ta có thể mong đợi những hướng dẫn đó sẽ được thông qua dưới dạng mã.

Cuối cùng, lợi ích kinh doanh của các tòa nhà lành mạnh đang trở nên rõ ràng. Trước đây tôi đã viết trên HBR về mối tương quan tích cực giữa chất lượng không khí trong nhà và chức năng nhận thức, trong đó chi phí triển khai ($40 mỗi người mỗi năm) bị lấn át bởi lợi ích về năng suất ($6.500 mỗi người mỗi năm). Kể từ đó, chúng tôi đã có những phát hiện tương tự trong một nghiên cứu về nhân viên văn phòng trên khắp Hoa Kỳ và một nghiên cứu kéo dài một năm khác với hơn 300 người trên sáu quốc gia. trong cuốn sách của chúng tôi tòa nhà lành mạnh, John Macomber của Trường Kinh doanh Harvard và tôi đã chỉ ra cách đầu tư vào việc xây dựng sức khỏe có thể dẫn đến tăng năng suất dẫn đến cải thiện 10% lợi nhuận của tổ chức. Các nhà nghiên cứu của MIT phát hiện ra rằng các bất động sản lành mạnh cho thuê cao hơn từ 4% đến 7% trên mỗi foot vuông và ở cấp độ kinh tế vĩ mô, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley ước tính rằng những cải tiến đơn giản đối với chất lượng không khí trong nhà có thể tạo ra hơn 13 tỷ đô la lợi ích cho nền kinh tế Hoa Kỳ.

Với áp lực từ dưới lên (công chúng), từ trên xuống (chính phủ và các tổ chức thiết lập tiêu chuẩn) và bên ngoài (cộng đồng khoa học), các công ty sẽ gặp khó khăn, nếu không muốn nói là không thể tránh khỏi phong trào xây dựng lành mạnh.

Tất nhiên, điều này cũng đúng với những nỗ lực cắt giảm năng lượng. Khách hàng, nhân viên, nhà đầu tư và chính phủ đều đang kêu gọi các tập đoàn giảm lượng khí thải carbon của họ và các tòa nhà mang đến một cơ hội lớn.

Các nhà đầu tư đang dẫn đầu trong việc yêu cầu thông tin về hiệu suất bền vững của bất động sản. Hãy xem xét GRESB, Tiêu chuẩn bền vững bất động sản toàn cầu, một công cụ hiện đánh giá và xếp hạng hơn 1.800 thực thể và được sử dụng bởi 170 nhà đầu tư tổ chức và tài chính với hơn 51 nghìn tỷ đô la tài sản tập thể được quản lý.

Càng ngày, việc đạt được các mục tiêu tiết kiệm năng lượng của các tòa nhà không chỉ là một điều tốt đẹp để có hoặc một cái gì đó được báo cáo tùy ý, mà là một việc phải làm. Ví dụ: các nhiệm vụ cấp thành phố mới – như Luật địa phương 97 ở Thành phố New York, nhằm mục đích giảm 40% mức sử dụng năng lượng của tòa nhà vào năm 2030 và 80% vào năm 2050 – đi kèm với các khoản tiền phạt đáng kể đối với chủ sở hữu tòa nhà nếu họ không tuân thủ. Các quy tắc của Boston và Seattle là tương tự nhau và bạn có thể chắc chắn rằng các thành phố khác của Hoa Kỳ sẽ tuân theo.

Cũng có một trường hợp kinh doanh thuần túy để đầu tư vào các tòa nhà tiết kiệm năng lượng. Tôi và các đồng nghiệp đã ước tính rằng trong khoảng thời gian 20 năm, các công ty Hoa Kỳ áp dụng các tiêu chuẩn công trình xanh đã tiết kiệm được tổng cộng 6,7 tỷ USD chi phí năng lượng, chưa kể đến những lợi ích sức khỏe từ việc giảm ô nhiễm, bao gồm cả việc ngăn chặn hàng trăm ca tử vong sớm và hàng chục nghìn ngày làm việc bị bỏ lỡ, giúp tiết kiệm thêm 4 tỷ đô la. Phong trào xây dựng xanh này đã được dẫn đầu bởi chứng nhận LEED của Hội đồng Công trình Xanh Hoa Kỳ, nhưng các sáng kiến ​​mới như “Cam kết các Tòa nhà Không Carbon” của Hội đồng Công trình Xanh Thế giới đang đặt ra các mục tiêu thậm chí còn nghiêm ngặt hơn.

Tất cả những gì có thể nói, chúng ta đang thấy những áp lực về mặt khí hậu giống như những áp lực về mặt sức khỏe, với các tòa nhà ở giữa cuộc chiến giằng co này.

Đề xuất các giải pháp

Vậy làm thế nào để chúng ta tối ưu hóa để mang lại lợi ích cho cả sức khỏe và khí hậu?

Cung cấp cho các tòa nhà của bạn một điều chỉnh.

“Chạy thử” là quá trình đảm bảo tòa nhà của bạn hoạt động theo cách nó được thiết kế. Tôi ví điều này với việc điều chỉnh xe của bạn. Mọi người có ô tô đều biết rằng hiệu suất ô tô giảm dần theo thời gian. Điều tương tự cũng xảy ra với các tòa nhà. Chúng tôi có tiêu chuẩn thiết kế nhưng không có tiêu chuẩn hoạt động, và tôi đảm bảo tòa nhà của bạn không hoạt động theo cách nó đã hoạt động vào ngày mở cửa, hoặc thậm chí vào năm ngoái.

Tin tốt là việc điều chỉnh tòa nhà của bạn sẽ cải thiện chất lượng không khí trong nhà và tiết kiệm năng lượng và tiền bạc. Quá trình này bao gồm những việc đơn giản như làm sạch hệ thống, kiểm tra hiệu suất, kiểm tra rò rỉ, đánh giá hao mòn, bảo trì chung. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ước tính chi phí để thực hiện việc này là từ 0,26 đến 0,82 đô la cho mỗi foot vuông, nhưng với mức tiết kiệm năng lượng từ 5% đến 14%, điều này có ROI dưới hai năm!

Tối đa hóa không khí ngoài trời.

Tăng cường thông gió là một trong những chiến lược tốt nhất để giảm lây truyền bệnh truyền nhiễm trong các tòa nhà. Nó cũng đi kèm với những lợi ích về chức năng nhận thức và có liên quan đến việc giảm sự vắng mặt của công nhân. Nhân viên của bạn sẽ ít bị ốm hơn và làm việc tốt hơn. Đó là điều hiển nhiên từ quan điểm ra quyết định kinh doanh. Việc bổ sung hệ thống thông gió thu hồi năng lượng nhiệt và hệ thống thông gió thu hồi nhiệt – thu hồi năng lượng và nhiệt trong không khí trước khi thoát ra khỏi tòa nhà – sẽ trở nên phổ biến.

Nâng cấp bộ lọc của bạn.

Bộ lọc trong tòa nhà của bạn rất có thể là bộ lọc MERV-8, được thiết kế để bảo vệ thiết bị và thu giữ khoảng 20% ​​hạt trong không khí. Bộ lọc MERV-13 được thiết kế để bảo vệ con người và phải là mức tối thiểu mới, vì chính phủ Hoa Kỳ chỉ bắt buộc áp dụng cho tất cả các tòa nhà liên bang, vì chúng chiếm 80% đến 90% và được tạo ra với mức giảm áp suất thấp, nghĩa là quạt HVAC của bạn đã thắng ‘không phải làm việc quá sức để đẩy không khí qua chúng và bạn sẽ không bị phạt năng lượng đáng kể.

Triển khai mạng lưới giám sát chất lượng không khí trong nhà theo thời gian thực.

Đây là chìa khóa vì nó là con đường để hiểu cách tối ưu hóa cả sức khỏe và năng lượng trong một tòa nhà. Hiện tại chúng tôi đang mù quáng khi xây dựng hiệu suất. Là ô nhiễm không khí ngoài trời gây ra một vấn đề? Bạn có đạt được các mục tiêu thông gió mới này không? Tự tin rằng chất lượng không khí trong tòa nhà của bạn là “an toàn”? (Đủ tự tin để chia sẻ dữ liệu này với nhân viên?)

Những tiến bộ trong nền tảng cảm biến tòa nhà thông minh, chi phí thấp mới đang thay đổi cuộc chơi một cách nhanh chóng, cho phép chúng tôi xác minh hiệu suất của không gian trong nhà và thực hiện những việc như thông gió kiểm soát nhu cầu, quá trình điều chỉnh luồng không khí trong tòa nhà dựa trên tỷ lệ lấp đầy bằng cách sử dụng CO_2. (Con người là nguồn chính của CO₂ trong nhà, vì vậy khi chúng ta bước vào một căn phòng, CO₂ đi lên. Điều đó có nghĩa là tỷ lệ thông gió cũng sẽ tăng lên. Nhưng khi chúng ta rời đi, chúng ta không nên lãng phí năng lượng để đổ vô số không khí có điều hòa vào các phòng họp trống.)

Làm việc để điện khí hóa mọi thứ trong các tòa nhà của bạn.

Khi đất nước loại bỏ dần các nhà máy nhiệt điện than, nó làm sạch không khí và tiết lộ rằng việc đốt nhiên liệu hóa thạch tại chỗ trong các tòa nhà là một nguồn phát thải chất gây ô nhiễm không khí quan trọng, bao gồm cả khí nhà kính. Chuyển đổi sang những thứ như máy bơm nhiệt nguồn không khí và nguồn đất, sử dụng điện để sưởi ấm và làm mát thay vì dầu hoặc khí đốt, cho phép các tòa nhà tận dụng tất cả năng lượng tái tạo được lên kế hoạch cho lưới điện của chúng ta.

Sử dụng các hệ thống tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà.

Có một lời khuyên trước đó. Hiện nay, điện năng sử dụng nhiều nhất vào mùa hè do sử dụng điều hòa. Nhưng nghiên cứu mới nhất của chúng tôi cho thấy rằng nếu tất cả các tòa nhà chuyển sang chạy hoàn toàn bằng điện, chúng tôi sẽ chuyển sang sử dụng cao điểm vào mùa đông. (Chúng tôi gọi đây là ‘Đường cong chim ưng vì biểu đồ sử dụng năng lượng hàng tháng trông giống như một con chim ưng đang tung cánh.) Để làm phẳng đường cong, chúng ta phải giảm nhu cầu năng lượng trong các tòa nhà khi chúng ta điện khí hóa chúng.

Ngoài các chiến lược đã được đề cập, còn có những chiến lược khác như khám phá kho lưu trữ năng lượng để cạo cao điểm (Tháp Bank of America tại 1 Công viên Bryant ở Thành phố New York sử dụng một khối băng khổng lồ ở tầng hầm làm pin nhiệt!), sử dụng thay đổi pha vật liệu và làm những điều cơ bản như thêm các tấm pin mặt trời. Bức tranh toàn cảnh là có rất nhiều công nghệ hiện có trên thị trường, sẵn sàng hoạt động. Cũng giống như việc có một tòa nhà xanh mà mọi người bị bệnh bên trong là điều không thể chấp nhận được, thì việc có một tòa nhà có chất lượng không khí trong nhà tốt nhưng lại gây hại cho sức khỏe của chúng ta bằng cách góp phần gây ô nhiễm không khí ngoài trời là điều không hợp lý. Chúng ta có thể và phải có cả hai.

Nó thực sự có thể được thực hiện? Không đâu khác ngoài trụ sở mới của JPMorgan Chase ở trung tâm Manhattan, được thiết kế bởi Norman Foster, với (tiết lộ đầy đủ) nhóm của tôi tư vấn về các chiến lược xây dựng lành mạnh. Đó là một tòa tháp chạy hoàn toàn bằng điện, được cung cấp năng lượng tái tạo, với tốc độ thông gió tối thiểu gấp đôi, bộ lọc MERV-13 và hệ thống giám sát chất lượng không khí theo thời gian thực. Nếu bạn là một công ty hoặc nhà phát triển đang lập kế hoạch xây dựng một tòa nhà mới và không xem xét các tính năng đó hoặc không muốn trang bị thêm cho các tòa nhà hiện có của mình, thì bạn có thể không thu hút được vốn hoặc nhân tài nếu bạn không xem xét khí hậu hoặc thu hút người thuê nhà hoặc nhân tài nếu bạn không quan tâm đến sức khỏe. Do đó, bạn có thể đang ngồi trên một tài sản bị mắc kẹt trong một tương lai không xa.

Kỳ vọng đã thay đổi. Các tòa nhà công ty — cho dù là văn phòng điều hành, trung tâm cuộc gọi, nhà máy hay địa điểm bán lẻ và khách sạn — đều phải lành mạnh và xanh, an toàn và thông minh.