Patrick Sisson via MIT Technology Review
纽约住房管理局(New York City housing Authority，NYCHA)管辖范围内的老旧公寓和住宅单元的伤痕和凹坑并不能立即传达创新的理念。作为纽约市最大的房东， 纽约住房管理局居住着近1/16的纽约人，但由于几十年的延迟维护和糟糕的管理，它的建筑实际上已经处于崩溃的边缘。
随着基础设施的损坏，如电梯被损坏、操场被拆散以及外墙摇摇欲坠，该机构在近年来经受了一系列的丑闻，如霉菌泛滥和伪造的铅检查。2012年的飓风桑迪(Sandy)又导致多人死亡，洪水淹没了位于建筑物地下室的电力和供暖系统。
总而言之，这些被遗弃的保障性住房正处于当地规划者所说的“因忽视而被拆除”之中。要让这些建筑恢复良好的维修状态，估计需要400亿美元甚至更多的资金，每单元至少需要18万美元。
多年前，有证据表明这些单元内隐藏着创新机会——在厨房里。到 90 年代后期， 纽约住房管理局意识到许多单位的现有冰箱基本上是“能耗大户”——对于支付租户电费的机构来说，效率极低、老化严重且成本高昂。 因此，纽约住房管理局与当地公用事业公司合作，为电器制造商举办了一场竞赛，要求他们创造更小、更高效的公寓产品；获胜者将获得纽约住房管理局和其他对每年至少 20,000 套购买计划感兴趣的住房管理部门的特别授权。
Maytag 凭借其当时新颖的 Magic Chef 冰箱获胜，该冰箱通过提高能源效率帮助纽约住房管理局削减成本，同时还减少了排放。最终，纽约住房管理局在 1995 年至 2003 年间购买了 150000 台Magic Chef冰箱。这是利用该机构的影响力和市场力量推动创新的典范。
现在， 纽约住房管理局希望在供暖和制冷方面也能做到这一点。“The Clean Heat for All Challenge”计划要求制造商开发低成本、易于安装的热泵技术，用于建筑改造。提议中的设备需要安装在一个标准的窗框内，将取代无处不在的窗式空调机组，在不使用制冷剂或直接燃烧化石燃料的情况下有效地加热和冷却公寓。
作为2.5亿美元资本计划的一部分，该机构承诺购买并安装至少2.4万台胜出的产品型号。与此同时，纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)正在帮助招募全州乃至全国的其他住房中介机构签署协议，承诺购买新住房。纽交所住房脱碳主管艾米丽·迪恩(Emily Dean)说:“我们希望在下次我们必须满足巨大的市场需求时，能够一次又一次地利用这种机制。”
对于代理机构、获胜的公司以及社会本身来说，该赌注可能是巨大的。投资于建筑中更高效的供暖和制冷对人类和地球都有好处；找到一种公平的方式，以应对气候挑战所需的规模和速度实现这一目标，将具有变革性。
Gradient公司的工程师兼首席执行官文森特·罗曼宁(Vincent Romanin)解释说:“在美国，每年有800万人购买窗式空调，全球暖通空调行业每年的销售额为1000亿美元，到2050年，全球空调的数量将增加两倍——大部分是小型房间大小的空调，就像我们正在努力推动的那样。”Gradient公司是为纽约住房管理局挑战提交设计方案的初创公司之一。“这是一个巨大的市场信号，可以加速这些技术的发展。”
这并不是纽约市房管局和纽约州能源研究与发展局希望在未来几年实现的唯一技术飞跃。RetrofitNY是一个耗资3000万美元的试点项目，旨在支持一种全新的全建筑能源改造，基本上就是在旧建筑的外部安装密封的、防风雨的面板——这项技术是由一个名为Energiesprong(意为“能源飞跃”)的非营利组织在荷兰发明并实施的。这种高科技产品不仅能大幅削减能源使用量，而且可以在不要求居民离开的情况下安装到位。第一个即将完成的测试项目是布鲁克林的Casa Pasiva， 在经历了大流行时期的延迟之后，应该会在 10 月全面开放。
“几年前，在我们的投资组合中进行这种类型的改造似乎是不可行的，”RiseBoro社区伙伴关系(RiseBoro Community Partnership)的可持续发展和建设主管瑞安·卡西迪(Ryan Cassidy)说。RiseBoro社区伙伴关系是支持Casa Pasiva项目的非营利性开发商。“这可能会多花一点钱，但我们现在有方法和手段。”
从历史上看，许多人认为老旧住房需要的唯一创新是拆除和建设新的“绿色”建筑。但改造现有建筑远比拆除它们再建造新建筑更可持续。气候危机使削减碳排放变得迫在眉睫，任何认真的计划都需要投入大量资金改造老旧、能源效率低下的住房。无论从资金还是碳排放的角度来看，制造破坏球的成本都太高了。
建筑，尤其是老旧和低效的建筑，占了全美国能源使用量的近40%。美国一半以上的可用出租单元都有超过半个世纪的历史，据美国能源部估计，到2050年，美国1.3亿栋建筑中有75%的建筑仍将继续存在和使用。翻新和升级的速度不够快；美国能源部认为，目前每年仅有230万户家庭得到升级。每年大约有300万到600万辆汽车需要改装以满足排放目标。这意味着，美国的开发商和房地产业主需要立即、经过考验的、有效的、负担得起的解决方案，以及为这些解决方案提供资金的融资和政治意愿。
清洁能源创业孵化器the Clean Fight的项目主管撒切尔·贝尔(Thatcher Bell)说:“我们需要的许多解决方案都已经存在，我们正在努力支持那些能够迅速扩大规模的想法。”该公司专注于更可持续的住房解决方案。“创新是困难的，但采用更困难。”
住房需要巨大的动员来应对这一巨大的挑战。但到目前为止，传统的科技颠覆者还没有在这个领域取得其他行业那样的成功。软银(softbank)支持的硅谷住房创业公司Katerra曾吹嘘自己彻底改造了建筑流程，但在融资30亿美元后却倒闭了。这是一个强有力的象征，表明在这个必须应对劳动力、地方法规、供应链问题和建筑规范等诸多变量因素的行业，困扰初创公司的困难重重。又如，诞生于旧金山极具影响力的Y Combinator的初创公司Social Construct曾试图利用自动化和人工智能简化多户住宅建设，但去年因疫情压力申请破产。
已经开始推动气候行动的项目，如纽约气候变化中心的努力，加拿大和欧洲更先进的以公众为中心的模式，以及美国缅因州推动热泵的地方激励项目，以及获得巨大成功的TECH Initiative(一个1.2亿美元的项目，旨在帮助加州在2045年前实现碳中和)都表明，硅谷的创新模式可能无法解决地球上最重要的问题之一。这并不完全是公共和私人的问题，但耐心的资本和以政策为重点的干预，可以带来更多的公平，也许比快速行动和打破现状带来更快的减排。
专注于清洁能源的智库RMI的无碳建筑团队成员Yu Ann Tan表示:“一部分市场希望提供长期的、可负担的、可持续的住房，而另一部分市场则希望提供利润驱动的住房，后者不适合更长期地考虑住房存量。”“时间是关键。住房管理部门不能等待一个巨大的灵丹妙药技术解决方案或一大笔可能无法实现的资金。”
在上个世纪的大部分时间里，住房和建筑技术的一个不变的愿景是让东西更像机器和自动化。这个想法是通过预制或模块化的施工来引入工厂的精度，主要是在受控的环境中完成，而不是在凌乱的施工现场。这将导致可复制的组件模型，就像乐高积木一样可互换和容易组装。就连弗兰克·劳埃德·赖特(Frank Lloyd Wright)也花了数年时间来调整和测试他自己的美国系统建造的预制房屋。托马斯·爱迪生也有类似的想法。
但高速增长的初创公司卡特拉(Katerra)设想了更宏伟的目标:在美国各地建立一系列工厂，大量生产组装件和预制件。有一段时间，该公司有数百个项目预订，并扩大到大规模木材建筑，甚至自己制造灯泡:这是一个垂直整合的公司垂直建筑。联合创始人迈克尔•马克斯(Michael Marks)和弗里茨•沃尔夫(Fritz Wolff)认为，他们可以把自己在科技供应链和制造方面的经验带到一个新行业。然而，曾经估值60亿美元的卡特拉却在去年夏天宣布破产。
建筑专家米歇尔·纳普(Michelle Knapp)是一家专注于建筑改造的初创公司FunForm的联合创始人，她说:“他们对这个行业充满了傲慢和蔑视，对自己的模式没有真正的远见。”“他们在用技术制造一辆Edsel。如果你使用机器人来制造一台Edsel，你仍然是在制造一台Edsel。”
卡特拉改革建筑业的全面愿景，利用数十亿美元的投资从头开始建立一个全新的生产系统，展示了典型的硅谷傲慢。欧洲车型试图使用一套简单、直接、标准的零部件进行改装，而特斯拉的影响只是这些车型的一小部分。
据连续创业家、世纪之家的创始人杰拉德·麦考伊(Gerard McCaughey)说，该公司与许多美国技术人员有一个共同的盲点:它忽视了海外的创新。世纪之家是爱尔兰非现场建筑的先驱。虽然美国建筑商更喜欢用现成的原材料就地建造木结构建筑——想象一下一辆堆满了2 * 4 × 4的福特皮卡，可以把空间和材料都搬到更大的地方——但亚洲和欧洲受到限制的建筑商已经完善了预制件和模块化技术。Katerra忽略了这些例子，这些例子通过专注于一个一个的具体领域而慢慢积累了专业知识。相反，它试图重新发明轮子，把复杂的建造过程的每个方面都放在内部，同时建造太多不同的模型，造成了巨大的成本超支。
与卡特拉领导人会谈过的McCaughey说:“让你困惑的不是你知道什么或不知道什么。“他们非常确定你需要做一些事情，但(他们错了)。场外并不是只有一招的小马。先会爬，后会走。我们公司最没有经验的人比他们的高层领导更了解场外建设。”
许多努力正在进行中，以使建筑物脱碳。一个例子是整体能源和建筑改造工具包(HEART)，这是一个基于云计算的平台，包括决策和能源管理功能。
Energiesprong模式在荷兰和欧洲各地改造了数以千计的房屋，它依赖于Stroomversnelling(这个名字的意思是“快速加速”)，在这个网络中，承包商、住房协会、零部件供应商，甚至是金融家都在密切联系，这种协调水平甚至连卡特拉庞大的系统都无法匹配。目前，energesprong系统可以在大约10天内重建一座建筑。其他的创业公司和建筑公司也提供免费的升级服务:例如，荷兰的Factory Zero公司生产带有电锅炉、热泵和太阳能连接的屋顶预制模块。老建筑的绿化几乎是即插即用的。
这是一个更大的欧洲模式的一部分，该模式以雄心勃勃的排放政策开始，并通过地平线欧洲(Horizon Europe)等项目为改造和新建筑提供激励和资金支持，实际上补贴了新颖的建筑方法，并为创新的门窗和暖通空调系统创造了市场。它成功的一个关键因素是，政府愿意为补贴住房和公共住房的升级提供资金，这些住房通常是战后急需改善的塔楼和联排别墅。但欧洲也有其他显著的优势:各个国家和整个欧洲大陆的建筑规范都更加标准化，包括一些渐进式的法规，以推动被动式节能屋标准的实施。被动式节能屋是一种超高效的隔热和通风设备，大大减少了采暖和制冷所需的能源。整个住宅生态系统更小，也更标准化，更容易支持更多的实验。Energiesprong使用的是单一的建筑模型、少数几家承包商以及相对较小的玩家群体。
在美国的一个城市，协调工作将会变得非常困难，更不用说整个国家了。西雅图的可持续建筑专家、设计工作室和智库Larch Lab的创始人迈克尔·埃利亚松(Michael Eliason)说:“欧洲采取了一种霰弹枪式的方法，为各种项目提供了大量资金。”这是一种将风险分散到不同创意之间的方法，而不是将风险资本集中在少数几家一心一意、高增长的初创企业身上。“美国最终会变成某种狙击步枪，”他说。“卡特拉的失败影响了整个预制建筑行业。”
加拿大的一个新兴模式试图复制欧洲的模式。安大略省市政住房管理局(city housing Hamilton)最近利用国家住房基金对肯·索布尔大厦(Ken Soble Tower)进行了全面改造，这是一栋建于1967年、现已年久失修的海滨老年高楼。该项目融合了镶板外覆层、新型高效窗户、采暖和煤气灶的电气化，使该建筑达到了被动式住宅的标准;由于极端的效率，能源使用量减少了94%，冷却和加热一个单位所需的总能源相当于三个白炽灯泡。优雅的新凸窗提供座位，广阔的视野，和日光表明，没有审美的代价。
ERA建筑事务所的格雷姆·斯图尔特(Graeme Stewart)是该项目的负责人，他研究了美国数百座类似的世纪中期高层建筑。他说，该项目为制造高科技窗户和幕墙的加拿大公司提供了业务，表明这样的工作可以帮助培育更多绿色建筑项目的国内产业。他甚至带头创建了Tower Renewal Partnership，这是一个致力于在加拿大各地进行类似翻修的组织。但CityHousing Hamilton的开发经理Sean Botham说，即使他们看到了大楼居民的所有好处——更好的空气质量、感染控制、心理健康和认知功能，以及“你在社会住房中无法获得的观点”——该机构不太可能在没有更多资金支持的情况下，支付8%的成本溢价来升级其投资组合中的其他建筑。
至少在美国，在可预见的未来，任何进展似乎都注定要分散。美国总统乔·拜登(Joe Biden)的“重建得更好”(Build Back Better)计划包括投资数十亿美元进行翻新的雄心勃勃的提议，但这些提议获得通过的前景，即使以零零星星的方式，也很渺茫，尽管参议院在2021年11月通过的基础设施法案中为天气处理提供的50亿美元将产生影响，RMI的Tan说。一些分散的私人公司正在对其资产进行改造:全球私募股权房地产投资者Taurus Investment Holdings的一个项目RENU在收购其投资组合中的新建筑时进行能源改造审计，认为热泵和节能升级是增加资产价值和降低维护成本的一种方式。但这是一个例外，需要更多的紧迫性。
建筑脱碳联盟的创始人兼执行董事Panama Bartholomy说:“我们正在脱离旧有的建筑模式——一种‘拥有能源和效率就好’的观点——而不是从气候变化的角度，即‘房子着火了，我们需要战时水平的住房资金’的观点。”
但由于建筑法规和激励措施往往是美国州政府和市政府的权限，像NYCHA和NYSERDA正在进行的实验变得更加重要。纽约市的《第97号地方法》(Local Law 97)将于2024年生效，它是纽约市为数不多的几部法律之一，为大型建筑业主设定了激进的排放目标，如果他们不遵守，将被处以巨额罚款。
在美国，要使镶板改造方案发挥作用，改革住房创新的资金来源和渠道，在整个建筑环境中都面临着无数的挑战。从一个建筑类型、经济动机和建筑文化如此不同的国家引进一个概念，这本身就有挑战，纳普说，他参与了一个早期的RetrofitNY项目。
根据NYCHA发言人的说法，该机构的脱碳努力受到一些问题的阻碍，包括建筑的年代，电力升级的需要，以及缺乏面板选项的成本和性能数据。尽管如此，NYCHA已经在独立堡(Fort Independence)测试热泵，以及沃森大道(Watson Avenue) 1471号(两者均位于布朗克斯)的电磁炉，预计会得到更广泛的采用。第一个改造纽约建筑的项目是位于皇后区的Ravenswood大楼，计划在2024年3月之前完成对这座六层48单元建筑的改造。
NYSERDA的院长表示:“我们看到市场的供应端有很多兴趣，商业模式正在转变。”“我们正在看到新一类解决方案提供商的诞生，他们为建筑提供全面的碳中和改造，并提供性能保证和更大的价格保证。”
真正的问题是，通过创新、雄心勃勃的政策和支持性资金获得的效率是否能够及时结合在一起，真正削弱当前的改造努力。谭说，一些研究人员甚至研究了如何将医疗保健资金用于翻修，因为改善空气质量和减少霉菌对居民的健康有如此深远的影响。
她指出，一个名为“费城建业长青”的项目，可以作为许多此类项目未来获得资金的一个很好的模板。该项目是费城能源管理局(Philadelphia Energy Authority)的一个项目，着眼于低收入房主可以利用的各种激励措施，从天气保护福利到高效电器返利。该项目主任阿隆·艾布拉姆森说，该项目因疫情而推迟，现在正在对25个不同的住房进行工作，协调承包商、要求和项目时间表，以帮助恢复往往严重破旧的住房。
对于居住在正在翻新的房屋中的人们来说，失去暖气或工作的烤箱，或管道破裂导致自来水无法供应的情况并不罕见。阿布拉姆森说，由于绝缘性能差、材料便宜、维修延期，他们经常面临巨额的能源账单。他的经历只是强调了能源成本(包括财政和环境成本)给那些最贫穷的人造成的负担。这是一个很难解决的问题。
艾布拉姆森说:“我们需要让我们的住房存量脱碳，但系统性问题相当严重。”“在这些家庭中安装热泵是一个技术问题。这是一个基本问题。但缺少窗户是一个更大的问题。”
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