办公楼转为住宅：碳排放的故事

前言 这似乎很简单。在纽约市，我们拥有过剩的办公空间和不足的住宅空间。为什么不将这些办公楼改造成住宅呢？当然，答案要复杂得多，需要克服 zoning 和经济障碍。 但是，在这次对话中，转换的碳效益被忽略了。现在，多亏了阿鲁普公司的新研究报告，一个重大问题得到了解答：这些转换如何节约碳并造福环境？阿鲁普公司全面审查了纽约市办公楼拟定的合格人口，以确定改造与新建住宅建设从碳储存和运营碳节约方面的差异。这项研究是向公众讨论提供重要信息的一个关键要素。 约翰·曼迪克首席执行官 城市绿色委员会 城市绿色委员会感谢Arup为纽约的知识体系贡献新数据以推动决策。 CEO | 城市绿色委员会约翰·曼迪克 研究结果 本研究旨在回答一个简单的问题：如果纽约市扩大可转换为住宅用途的办公楼范围，到2050年能节省多少碳排放？ 研究目标 这项由Arup资助的研究调查了办公建筑转化为住宅的碳影响。鉴于纽约市高办公空置率和严重的住房危机，扩大转化活动已成为一个紧急议题。然而，在政策和房地产行业对这一话题的讨论中，迄今为止都忽视了将这些现有办公建筑转化为再利用的可持续性影响。 这项研究旨在解答一个简单问题：如果纽约市将办公室大楼适用的居住区改造范围扩大，到2050年能节约多少碳排放？ 纽约市办公楼改造研究 纽约市规划局的纽约市办公楼改造研究(2023年1月)预测，对办公空间转换资质扩大的拟议性区域规划变更可能会在下一个十年内增加20,000套住宅。我们的分析集中在受到拟议性区域变更影响的建筑群：曼哈顿59街以下的1960年代、70年代和80年代建造的办公楼. 阿鲁普团队评估了与将这些建筑进行改造和再利用相关的潜在碳减排量，以了解与潜在 zoning（分区）变化相关的碳减排规模。 定义：固化和运营碳 本分析采用全生命周期碳排放方法，考虑了新建筑和重大翻新中投入的固有碳排放，以及持续建筑能源使用产生的运营碳排放。 与建筑整个生命周期相关的排放，从材料提取、运输到现场，到拆除和处置。 与运营该建筑所使用的能源相关的排放。 类型学方法 为了计算碳排放节省量，团队为涉及到的222座建筑物开发了一种类型学框架——将建筑物按十年为界，地板板深度以及窗户类型进行划分。这三个因素影响与改造相关的运行和体现碳排放节省量。 团队对产生的12种不同类型进行了深入的碳评估，考虑了为优化深楼层住宅用途所需的建筑结构和体量变化，窗户或幕墙更换，以及由转换触发的各种能源和电气化改进。12种类型的评估结果被扩展到整个数据集。 12 类型 | 20世纪60年代 12 类型 | 1970年代 12 类型 | 1980年代 结果摘要 | 基准值 我们比较了结果与一个业务如常的基准案例，其中额外住宅的占地面积来自从头开始的新建筑，而现有的办公大楼则保持现状继续运行。 149,015,772 平方英尺的住宅新建筑 当前222座商业建筑运营排放进程，以及电网脱碳 结果摘要 | 节省 碳储蓄那些可能由此转换产生的差距，是这种常规业务案例与这种情况之间的差距——这种情况下，222栋建筑被重新使用并翻新以供住宅使用，考虑到所需的结构变化、窗户和 curtain wall（ curtain glass wall，即遮阳玻璃墙）更换，以及在过程中实施的能源效率提升。 扩大转换资格可能导致到2050年全生命周期碳排放量比常规业务条件减少54%。潜在节约的累积影响是显著的——到2050年，总碳减排量可能相当于230万辆客车的年度排放量。 149,015,772 平方英尺的住宅房屋通过办公转换为住宅而非从零开始的新建产生。隐含碳： 222栋现有办公楼通过改造实现了节能/电气化。 结果推论1：地方法律97的影响 这些研究结果显示，转换对当地法律第97号（LL97）合规性的影响是一个显著的推论。在常规业务情景下，12种类型中有10种的排放强度超过了2030年LL97办公室建筑的限制。所涉及的现有办公楼中，有一些是城市表现最差的建筑之一，并且很可能在2030年因为碳排放过多而面临罚款。 在12座典型办公大楼转换为住宅的情况下，所有建筑均符合2030年LL97住宅排放强度限制。排放改进得益于转换过程中假设发生的电气化和建筑翻新。 扩大办公转住宅的灵活性可以为开发商和物业所有者提供额外的激励，以承担符合当地法律97号所需的翻新工作，从而使这些行动在住房创造和脱碳目标方面成为对城市双赢的措施。 结果推论1：地方法律97的影响 扩大转换资格将有助于城市和建筑业主朝着LL97目标迈进。 现有12种典型办公建筑性能相对于LL97办公排放限值的比较。 同等12栋建筑在住宅改造后，相对于LL97多户型住宅排放限制。 结果推论2：幕墙更换的碳补偿 案例研究: 800 3rdAvenue (窄街，玻璃幕墙，1970) 本研究持保守假设，认为在改造过程中将对幕墙建筑进行全面外立面更换，原因是住宅用途需要可操作的窗户，以及假设现有30-60年前建造的幕墙状况不佳。 我们发现，从幕墙更换中产生的初始隐含碳“支出”可以在10年内通过运营效率得到回报，并可能在2050年实现整个生命周期内18%的碳减排。 随着这些转换进一步评估，考虑是否真正需要全面更换立面将变得至关重要。在现场改造现有立面以满足可操作窗户要求，并提高立面渗透和热性能，可以在仍然实现效率提升的同时，节约一些前期固有的碳排放。 外立面更换与新的外壳初始碳排放密切相关，存在显著的隐含碳惩罚。外立面更换的碳成本已被引用为对地方法案97的批评，该法案旨在激励外立面更换以提升运营效率，但未考虑此类行动将产生的初始排放。本研究的结果使我们能够评估使用我们的一种典型结构的新幕墙外立面的碳偿还情况。 结果推论2：幕墙更换的碳补偿 案例研究: 800 3rdAvenue (窄街，玻璃幕墙，1970) 通过将建筑转换为住宅用途、实施外立面能效管理系统（ECMs）以及未来电网和蒸汽排放系数的调整，实现了超过未改造情况下的运营碳节约。 研究结果摘要 办公楼改住宅项目的碳足迹故事为扩大改造成资格以及提供激励措施以鼓励转换提供了进一步的推动力，从可持续发展的角度来看。本研究提供了一个额外的碳分析视角，政策制定者和物业所有者可以通过这个视角来审视将现有办公楼改造成住宅使用的益处。 2-11MtCO预计到2050年 当前正在审议的分区决议可能会使相关办公建筑群到2030年减少高达49%的碳排放，到2050年减少54%。碳减排来自建筑再利用的固碳节约（到2050年减少61%）和改造及电气化的运营碳节约（到2050年减少50%）。除了为纽约人提供家园外，拟议的改革到2030年可能节省超过650万吨CO2e，到2050年可能节省超过1100万吨，相当于230万辆乘用车的年度排放量。 方法论 确定建筑数据集 本研究的范围集中在那些被城市规划部门考虑进行 zoning（分区）变更的建筑子集，以实现办公到住宅的额外转换。 纽约市规划局关注的焦点纽约市办公楼改造研究(2023年1月)该研究涵盖的是1960年至1990年12月31日间在曼哈顿第1、2、3、4、5、6区建造的建筑，这些建筑属于O2-O9类（办公楼）、RB（办公楼式公寓）和RC（商业类型混合）。该研究还筛选出面积超过10,000平方英尺的建筑。这导致了数据集中共有222座建筑，如图右侧所示，按年代和位置标注。 体现碳 运营碳 类型分组 这项研究保守地假设所有建筑中的窗户都需要更换以提供可操作的功能。 典型分组持续 类型选择 在整个222栋建筑的群体中，我们从每个识别的12种类型中选定了一栋典型建筑。为场地EUI和建筑面积制定了标准分数，以便了解每栋建筑与每种类型平均值的偏差。通过找到两个标准化值的绝对总和，我们确定了在那种类型中，对于场地EUI和建筑楼面的“平均”性能最佳的建筑物。最“平均”的建筑被选为12种代表性类型，并在右图所示。 方法论概述 | 固有碳排放 估算与转换相关的隐含碳的方法因类型而异。对于需要结构性干预的广泛类型，分析包括从雕刻所需中估计与结构拆除和处置相关的隐含碳（1）。它还考虑了由于平衡雕刻造成的任何面积损失，从假设的额外建筑面积的生产和施工中产生的前期隐含碳（2）。 计算方法 对“拳式”和“幕墙”两种建筑类型进行了分析，考虑了现有窗户的拆除和处置以及新窗户和幕墙的生产与施工过程中产生的固碳量（3/4）。 示例：24 State Street – 20世纪70年代，‘宽敞’，带有‘打击’窗户 方法论概述 | 固有碳排放 本分析考虑了与改造组件的生产和施工阶段（A阶段）以及现有建筑组件拆除的终端阶段（C阶段）相关的固碳。在本研究中，仅包括围护结构和结构系统的固碳。由于可靠的固碳数据来源有限，未考虑机电系统和室内组件的固碳。用于比较的基线是仅与新建住宅公寓楼的生产和施工阶段（A阶段）相关的固碳，该楼采用混凝土-钢结构混合结构，并配有开口或幕帘式围护结构。 基准值为350 kg CO2e/m³2被用于新结构系统的前期排放。 Arup 还提到了 Payette 的万花筒封装碳设计工具用于立面元素。基准值为 125 kg CO2e/m²。2被用于铝制横梁的幕墙，每平方米产生103 kg CO2e。2该材料被用于混凝土预制墙体。假设A阶段所含碳量的额外10%用于补偿两种结构及围护结构使用寿命终了时的C阶段所含碳量。 Arup 引用了 EHDD Architecture 的 EPIC 工具，为混合混凝土-钢结构系统的 A阶段隐含碳价值提供了一个基准。 方法论概述 | 固有碳排放 我们的分析是针对将一个具有宽敞楼板的现有办公楼改造为住宅楼的结构影响进行的，这一分析来源于Arup在2023年“建筑金属应用竞赛”中的参赛作品，题目为“ ”。中城绿地此次改造包括地板板修改和选择性拆除，以便为新的公寓布局提供适当的光线和空气。然后将现有办公楼“切掉”的区域加建在建筑顶部，以保持相同的建筑面积比率（FAR）。 以本研究为参考，所需额外结构和由此导致的表面积变化被纳入了“宽阔”建筑类型的实体碳分析中。对于“狭窄”建筑类型，不需要结构修改，因此与狭窄建筑改造的结构系统无关的实体碳没有发生。 案例研究 方法论概述 | 固有碳排放 与围护结构和结构拆除与更换相关的实体碳排放量，使用针对每种类型建立的规则在数据集中进行缩放。我们使用建筑面积、长度、深度和楼层数来计算表面积，假设楼层高度为12英尺。对于需要结构干预的广泛类型，使用基于“Midtown Green”项目的现有面积与额外面积之比来计算与新结构相关的实体碳排放。此外，该例项目表面积变化的比率也被用于计算与新立面元素相关的实体碳排放。 结果显示，本数据集中与办公场所住宅转换相关的总固碳量比同等面积的新建建筑固碳量降低了61%。 方法论概述 | 固有碳排放 体现的碳排放节省量低于新建住宅的基准值，这取决于建筑类型。比帘幕墙建筑具有更大体现碳减少的凸窗类型，因为仅拆除并更换窗户，而不是整个立面。此外，窄型建筑比宽建筑需要更少的碳排放进行转换，因为不需要进行结构性改变。 方法论概述 | 运营碳 从办公室用途转换为住宅用途的EUI转换 纽约市数据集中所有办公楼的能源使用强度（EUI）被转换为相应的住宅等效值，以考虑建筑使用的变化。根据相关资料，纽约市多家庭住宅建筑的基准站点EUI为55 kBtu/sq. ft.建筑2030零工具在20世纪60年代、70年代和80年代这十年中，办公楼数量最多的时期被设定为平均转换建筑单位能耗（EUI）为55的时期。因为60年代在这三个十年中拥有最多的建筑（总计97座），并且该集合的中位EUI值，因此这个时期的住宅建筑的平均EUI被设定为55。70年代和80年代的平均场地EUI是根据1960年、1970年和1980年三个十年平均办公楼场地EUI之间的原始比例进行缩放的。 通过保持不同年代EUI差异的原始比例，在转换建筑使