位于堪萨斯州格林斯堡的 Kiowa County Commons 大楼是一座 LEED 白金设计的建筑，拥有 33 块太阳能电池板，可产生 4.6 千瓦的电力，使用热泵进行高效的电动空间加热和冷却。图片来源：©Joah Bussert，NREL © Joah Bussert，NREL

在美国，越来越多的城市致力于实现雄心勃勃的气候目标，以帮助避免气候变化的最严重影响并展示成功的行动模式。其中许多城市已经开始努力将建筑物从化石燃料转向可以使用越来越清洁和可再生能源的高效电力选择。这些城市的经验有助于为其他地方政府的努力以及州、地区和联邦政府各级政府的努力提供信息，最终将需要他们的努力使整个美国经济摆脱化石燃料。

问题

今天，美国有超过 7000 万户家庭和企业使用化石燃料（包括天然气、石油或丙烷）来提供取暖、烹饪和热水。目前，这种现场化石燃料燃烧占美国建筑物温室气体 (GHG) 排放的大部分1在一些北美城市，现场建筑物化石燃料的使用可能是全市温室气体排放的最大来源，尤其是在像东北地区那样以供暖为主的气候中。2

城市发现，要实现雄心勃勃的气候目标，减少建筑部门的温室气体排放需要的不仅仅是基本的能效措施。相反，它需要将建筑系统完全从化石燃料转向可以使用可再生能源的选择。虽然最近发电和运输方面的创新正在降低这些部门的排放，但建筑供暖和制冷行业几十年来基本保持不变，基于建筑的温室气体减排工作滞后。需要新的政策创新来加速建筑从化石燃料向清洁能源的转变。

根据 RMI 最近的一项分析，与代表美国 99% 人口的州的燃气供暖系统相比，今天安装热泵可以减少温室气体排放。© infogram.com

还需要新的方法来确保这种过渡是公平的，并且不会加剧美国当前的公平和负担能力危机。如果没有周到的计划，将建筑物从化石燃料过渡的善意政策可能会导致意外伤害。尤其是城市走在了前线，许多城市的人口近年来增长迅速，但住房供应却跟不上需求，尽管住房成本和其他费用大幅上涨，但收入却停滞不前。 . 许多城市现在面临着日益严重的负担能力危机。例如，在纽约市，租金在 2012 年至 2020 年间上涨了近 60%；在圣何塞，同期租金几乎翻了一番。3在美国 95% 的县，最低工资工人现在负担不起一居室租金。4此外，COVID-19 的经济影响加深了现有的不平等，造成数百万工作岗位流失，并威胁着成千上万美国人的驱逐和无家可归。

解决方案

如今，使建筑物远离化石燃料的最可行选择是将其供暖和制冷系统转换为高效电动空气源热泵 (ASHP) 和热泵热水器 (HPWH)。这些技术使用压缩机从室外空气中抽取热量以提供室内空间热量或热水。由于这些技术非常节能，热泵现在可以减少北美大部分地区的排放，并且有可能通过使用越来越清洁的可再生能源电力来大幅减少长期排放。5

将建筑物转换为热泵还可以为社区提供健康、安全、弹性和节约成本的好处，并且通过有意识的规划，这些好处可以首先提供给最需要它们的人。在温暖的季节，ASHP 可以提供冷却（除了加热），随着北美城市因气候变化而经历的热量和热浪增加，这种需求不断增长。低收入社区和有色人种社区面临着高温和热浪带来的不成比例的健康影响，因为他们往往生活在“城市热岛”效应较高的地区，并且家中更可能没有空调。6

在建筑物中转换化石燃料也将有助于减少室内和室外空气污染。空气污染也对低收入社区和有色人种社区造成了不成比例的影响，在美国，他们所面临的污染水平比富裕的白人社区高 30%。7 在户外，建筑物中化石燃料设备的氮氧化物 (NOx) 排放量通常比许多州的发电厂排放量多得多。8在室内也发现了危险水平的空气污染物，这与包括燃气灶和壁挂炉在内的燃气器具有关，在低收入居民更有可能居住的较小房屋中，影响最为严重。9

此外，电气化建筑系统还将通过降低火灾和致命气体爆炸的风险来改善公共安全，例如近年来在加利福尼亚州圣布鲁诺和马萨诸塞州劳伦斯发生的情况。10,11

建筑电气化还具有降低住房和能源成本的潜力，尽管当地气候和公用事业费率会影响结果。也就是说，对于大多数类型的建筑来说，全电动新建筑的建造成本低于混合燃料建筑，这就是为什么加州 40 多个城市已经为新建筑制定了全电动要求，全国还有数十个城市正在做同样的事情。

在大多数情况下，将油、丙烷和电阻加热系统改装为热泵也将降低能源成本。在许多情况下，改造燃气系统可以降低能源成本，尤其是在与风化和其他围护结构改进措施结合使用时。尽管如此，电气化改造的前期成本可能很高，需要公共投资来确保这些成本不会转嫁给低收入租户和其他负担不起的人。

实现数百万座建筑物的公平改造将是一项巨大的挑战，但我们不能让我们面临的挑战阻止我们为避免气候灾难和为我们的建筑物公平电气化所做的努力。好消息是，城市已经在制定和实施政策和战略方面处于领先地位，以扩大电气化建设，并优先为目前遭受不成比例的住房、经济和健康负担的人们提供福利。

关于 BEI 和我们的城市

建筑电气化研究所 (BEI) 设想了一个我们不再在建筑物中燃烧化石燃料的世界，因此，我们将拥有更清洁的空气、更安全、更实惠的住房，以及更健康、更宜居的社区。

北城市

通过这种转变，还可以为需要的人创造良好的当地就业机会，并在所有社区中最公平地分享从化石燃料过渡的好处。

BEI 将城市视为变革的推动者，可以通过在州、地区和联邦政府层面为其他人推出创新政策和降低风险的方法来加速这种转变。BEI成立于2018年，目前服务于全国12个龙头城市。BEI 通过直接与这些城市合作，跨越三个战略重点，支持公平和可扩展的建筑电气化愿景：

1. 本地和区域市场开发
市场开发活动在创造客户需求的同时也建立本地和区域供应链。同时关注需求和供应是关键，因为必须有足够的训练有素的承包商来满足不断增长的客户需求，以降低成本并确保系统的高质量安装。同时，只有当有足够的客户需求来证明所需的时间和新技能开发是合理的时，聘用和培训承包商才能取得成功。

2. 州和国家的合作伙伴关系和政策变化
为了实现大规模转型，城市不能简单地自行采取行动，而是需要与州、公用事业、私营部门、社区组织 (CBO) 和许多其他机构合作。与各州和公用事业公司合作尤为重要，因为各州通常会监管能源基础设施，公用事业公司需要改变其运营和商业模式以支持建筑电气化。从长远来看，这些伙伴关系将有助于为更雄心勃勃的区域和国家政策奠定基础，这些政策对于整个经济摆脱化石燃料的转变必不可少。

3. 实现公平转型
公平转型需要对低收入社区和有色人种社区进行大量投资，以帮助减轻过去的危害并确保公平获得建筑电气化的好处。鉴于 COVID-19 造成的公共卫生和经济危机对这些社区造成了不成比例的影响，因此这一重点更为重要。公平建筑电气化的关键机会包括与前线社区共同创造解决方案，根据公共卫生和安全需求优先投资，投资于劳动力发展和提高工作质量，以及确保战略降低住房和能源成本并防止低收入人群流离失所和有色人种。

自 2018 年以来，BEI 的城市一直在为全国公平的建筑电气化制定标准。2019 年，加利福尼亚州伯克利颁布了美国第一部在新建筑中消除化石燃料的法律，这降低了住房建设和天然气基础设施维护的成本。此后，加利福尼亚州和其他地方的数十个城市也纷纷效仿并颁布了类似的法规。纽约市于 2019 年颁布了一项政策，要求减少大型现有建筑物的温室气体排放，随着时间的推移，这将加速电气化，其他数十个城市现在正在寻求复制。华盛顿特区最近取消了 DC 可持续能源公用事业公司对燃气器具的所有激励措施，其他州和公用事业公司希望很快就会这样做。

下面的案例研究重点介绍了另外两个 BEI 城市（犹他州盐湖城和佛蒙特州伯灵顿）的进展详情。

案例研究：犹他州盐湖城

盐湖城长期以来一直是环保行动的领导者，并致力于到 2040 年将温室气体 (GHG) 排放量减少 80%。该市也正在经历快速增长，因为它吸引了来自美国各地的新居民和企业，为减少建筑排放带来机遇和挑战。迄今为止，盐湖城的许多努力都侧重于改善空气质量，同时减少温室气体排放，因为该地区的快速增长加上其地理位置带来了重大的空气质量挑战。

犹他州盐湖城 14 号消防站采用高效设计、现场太阳能和地源热泵来减少能源费用和污染。© Blalock and Partners

为了帮助解决这些问题，该市采取了许多创新的新政策和计划。自 2013 年以来，盐湖城要求新建市政建筑实现净零碳排放，从而在自己的设施中以身作则。该市还成功地制定了 2019 年社区可再生能源法案，该法案是全州立法，使盐湖城和犹他州的其他城市在 2030 年实现净 100% 可再生能源发电。为了继续取得进展，盐湖城城市现在专注于为建筑物电气化，以充分利用其日益清洁的电力。

对该地区当地条件的分析发现，全电动新住宅的建造成本更低，运营成本也更高——这是盐湖城越来越多的当地开发商已经开始建造全电动住宅的原因之一。这些见解为纽约市和几个合作伙伴的努力提供了信息，以评估州法规的机会，以确保犹他州的新建筑“电力就绪”，并为全电器和电动汽车充电提供必要的布线和电力容量。盐湖城现在也在探索与其电力公司 Rocky Mountain Power 合作的机会，作为其向更电气化社区过渡的一部分。

案例研究：佛蒙特州伯灵顿

2014 年，伯灵顿成为美国第一个 100% 电力来自可再生能源的城市。在取得这一成就之后，伯灵顿现在致力于到 2030 年在建筑和交通领域实现净零能耗。

由于伯灵顿的气候非常寒冷，建筑物的冬季供暖是该市温室气体排放的一个非常大的来源，大约 95% 的建筑物使用天然气取暖和提供热水。2019 年，伯灵顿电力部 (BED) 启动了寒冷气候热泵回扣计划，以帮助减少这些排放，其中包括气候化服务和安装高效电热泵的组合。BED 通过提供增强的激励措施优先考虑中低收入客户，使他们能够更好地负担节能热泵的费用，该热泵提供加热和冷却，这是伯灵顿经历炎热夏季的一个关键好处。2020 年，BED 在“绿色刺激”下扩大了该计划，以帮助抵消 COVID-19 的经济影响，

在当地绿色刺激计划下提供增强的激励措施后，伯灵顿的热泵安​​装量呈指数级增长。© 伯灵顿电力部

BED奖励

伯灵顿还寻求政策改革以加速建筑电气化。2020 年，纽约市更新了其现有的住房规范，要求在出租物业中安装防风雨措施，以帮助其现有建筑为电气化做好准备。此外，在完成一项分析后发现，即使在寒冷的气候下，全电力建筑的建造成本与混合燃料建筑相似或更低，伯灵顿于 2021 年颁布了一项政策，要求所有新建筑都配备供暖系统至少 85% 的空间供暖负荷采用高效电力选项，例如空气源或地热热泵——即使在伯灵顿最寒冷的冬季，这也将为这些建筑物提供清洁的供暖来源。