膝蓋法則
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膝蓋法則是一個專業術語,用於節能減排。實施節能減排過程中,並非投入越多越好。膝蓋法則告訴你投入產出比最為經濟的一點,使之更具能效。
節能減排成本收益曲線(橫軸是投入,縱軸是減排量)中,投入是隨減排量增加而增加的。但在基數較小的情況下,如果增加投入,減排效果很明顯,這時曲線的斜率是陡峭的。而當投入達到一定數值之後,曲線的斜率會變緩,換句話說,隨投入增加而帶來的減排效果就不那麼顯著了。而曲線上斜率發生最大轉折的點,被稱為“膝蓋”,它代表了在一定情況下,節能減排投入產出比最為經濟的一點。
2008年2月,由柯林頓氣候行動計劃(The Clinton Climate Initiative,簡稱CCI)發起的帝國大廈減排項目開始啟動。CCI在說服帝國大廈的所有者時,承諾只動減排“小手術,而不影響帝國大廈的日常運營。
為些,工程師們繪製了一條成本收益曲線。並最終選擇了曲線上斜率發生最大轉折的點——“膝蓋”,力求投入產出比最為經濟。 他們認為,在“膝蓋”點上,那些在現有設備基礎上進行的改良和效率提升行為,通常優先於那些依賴新設備投資的節能措施。一個例子是空氣控制單元改造方案的設計。工程師們認為,與其以同樣的設備替換掉老設備,不如嘗試使用不同速率的風扇。儘管邊際成本會更高,但根據溫度來控制風速能夠更有效地提高能效。窗戶是一個很容易被忽視的細節。帝國大廈有超過6500扇窗戶,這就像是6500個導熱孔。窗戶的隔熱效果比牆壁更差。冬季,房間內的熱量會通過窗戶流失,這意味著需要更多的供暖才能保持溫度。夏季,房間內的冷氣也會通過這裡逃逸,這意味著更多的空調耗電。工程師們設計了一項窗戶改造計劃,他們通過對夾層內進行覆膜和充入惰性氣體,從而阻止窗戶的熱傳導。考慮到大廈南北日照的不同,選擇不同的覆膜和氣體可以實現更精細的能耗節約。這項改進每年將為大廈節省41萬美元的開支。 為此,工程師們在帝國大廈5層建立一個玻璃工廠。白天生產玻璃,晚上則進行更換工作。在整個過程中,沒有一塊窗戶離開大廈。每天工人們可以更換50塊窗戶,整個大廈的窗戶完成更換,大約需要4個月的時間。現在,這項工作已經接近尾聲。儘管算不上高效率,但在現有的條件下,是最好的選擇。
儘管投入有限,但根據“膝蓋”點設計的帝國大廈改造方案,最後的減排空間仍然巨大。工程師們希望帝國大廈能夠在未來15年內,降低38%的能耗,減少105000噸二氧化碳的排放。與此相比,普通的建築節能改造工程通常只能帶來10%-20%的能耗節省。
帝國大廈的節能改造證明,除去結構性升級之外,總投入為1320萬美元。這包括了設備採購、安裝和系統調試的全部費用。改造完成之後,每年帶來的節約為440萬美元。拋開利息不談,大約3年就可以收回投資。