图片来源:美国能源部，能源信息管理局
更多的能源解决方案
我一直很欣赏这句谚语，即你不能管理你没有测量的东西，所以我花了很多时间研究数字——特别是与能源有关的数字。(提前向没有定量思考的读者道歉。)
其中一个我一直感兴趣的数字是我们国家的总能源消耗有多少与建筑有关。这听起来很简单。
在美国，我们很幸运，能源部(DOE)跟踪各种能源统计数据能源信息管理局因此，一个数字狂人可以随心所欲地深入挖掘人们感兴趣的能源生产和消费的任何方面。
在能源消耗方面在美国，最常见的最终用途是住宅、商业、工业和交通。环评显示，这些最终用途在2011年的细分如下:住宅用途占22%;商业19%;工业31%;和运输的28%。
以能源单位计算，2011年美国一次能源消费总量为97.3 quad (1 quad等于1千万亿Btus，即1后面加15个0)。其中，住宅单元21.6套，商业单元18.0套，工业单元30.6套，交通单元27.1套。
场地能源与一次能源
这些分式和四分式是主要的能源使用。当我们在家里使用千瓦时(kWh)的电时，在我们家里就是千瓦时(站点能源)，但生产这千瓦时的电力可能需要3千瓦时一次能源．场地能源和一次能源的区别是由于能源在生产和交付给我们的最终用途时产生的浪费。由于发电过程中产生的余热和传输过程中的损耗，与电力的差异是巨大的。对于其他能源，如石油或天然气，一次能源和现场能源之间的差异要小得多。
因此，当我们考虑最终用途的比例(22%、19%、31%和28%)时，我们关注的是一次能源，其中41%(22% + 19%)，正如人们通常认为的那样，与建筑有关。到目前为止，一切顺利。
41%的美国能源消耗来自建筑，这是一个巨大的数字。一个非常类似的指标与温室气体排放有关。这一比例略有不同——因为一些能源比其他能源的碳密集程度更高——但差别很小。建筑占美国温室气体总排放量的40%(通常报告为二氧化碳或碳当量)。
这些数字告诉我们，如果我们想在遏制气候变化方面取得进展，我们需要对建筑给予更多的关注。
与建筑相关的能源消耗实际上要大得多
但是，我认为建筑和发展模式实际上占了很大的比重更多的能源消耗和全球变暖的影响比这些数字显示的要大。
对于美国能源消耗的另外两个部分——工业和交通——建筑和我们的发展模式也有很大的影响。
工业部门的一些能源消耗与采暖、制冷和照明工厂有关。进一步分析2011年EIA能耗数据，采暖、通风、空调(HVAC)占0.7四方，设施照明占0.2四方。我认为，这些能源使用实际上属于建筑能源消耗领域(而不是制造钢铁或玻璃的过程)。
还有一部分工业能源消耗与建筑材料有关，即制造我们在建筑、住宅和商业建筑中使用的材料所消耗的能源。这通常被称为“具身能量”。对建筑部门能源使用的真正彻底的检查将包括用于制造混凝土、窗户玻璃、钢工字梁、胶合板和其他建筑产品的工业能源使用的部分。我猜这很容易是一两个四边形，尽管我没有试图在这里包括这个信息。
与建筑环境相关的交通能源使用
对于交通部门来说，建筑的影响——以及我们放置它们的地方——是很大的更多的有很重要的意义。发展模式对交通能源消耗有巨大影响。从423页运输能源数据书-第31版(2012年7月橡树岭国家实验室发布)，我们发现2010年小汽车和轻型卡车占运输能源消耗的58.7%，而中型和重型卡车占22.3%，公交车占0.7%，航空旅行占7.8%，船舶占5.0%，铁路占2.1%，管道占3.4%(表2.6)。
我们进一步发现，在2009年的家庭出行中，上班占28.7%，购物占15.5%，其他家庭/个人事务占15.7%，度假占2.3%，探亲访友占9.4%，其他社交/娱乐占13.5%(表8.9)。
表8.17中我们发现在低密度区域(少于1000人每平方英里)更英里每天每辆车驱动:31.6英里,而当住房密度增加到10000 18.5英里每平方英里25000居民和14.8英里密度超过25000每平方英里。
底线
我从这些数字中读到的是，我们在哪里建房，公司在哪里建办公室和工厂，对我们在交通运输中使用的能源有巨大的影响。(我在2007年9月的一篇文章中提到了这一点环境建设新闻”,驾车前往绿色建筑，建议我们考虑一种新的“交通能源强度”度量标准。)
我敢说，三分之一的交通能源消耗与建筑位置有关。当我们关注建筑的能源使用时，我们不应该忽视这种能源。
我们运输能源消耗的三分之一达到了9.0 quadres。如果我们把它与扩建后的建筑和建筑环境结合在一起，在我们最初的21.6平方英尺的住宅建筑和18.0平方英尺的商业建筑中，并包括0.9平方英尺的工业能源使用，这些能源与采暖和照明工厂有关，这意味着建筑和建筑环境占一次能源消耗的49.5倍，或总能源消耗的51%。
换句话说，建筑的供暖、制冷、照明和电器的直接操作，以及与进出这些建筑相关的合理份额的能源使用，占了我们能源使用的一半以上——远远超过了通常引用的41%的数字。
这意味着，我们这些参与影响建筑设计、建造和建造地点的人——包括建筑业主——对国家的能源消耗(和温室气体排放)负有比通常建议的更多的责任。我们有很多工作要做!
我想听听你们对这个论点是否有意义的看法。
亚历克斯是BuildingGreen公司．《纽约时报》执行主编环境建设新闻．2012年，他创立了弹性设计研究所．要跟上亚历克斯的最新文章和想法，你可以注册他的Twitter账号．
13个评论
如果所有的工厂都在市中心呢?
亚历克斯,
谢谢你的博客。你正确地指出，乘坐汽车上下班比乘坐公共交通出行花费更多的能源，更好的城市规划可能会减少上下班时间。
然而，将通勤者使用的一部分能源归为建筑部门的计算是极其复杂的。我认为你的意思是,当员工上下班20英里的汽车工厂,他们的工作,然后,工厂位于城镇的边缘,而不是城市的中间是一种能量损失,应该连接到(或相关)。
我理解你的逻辑。但是，真的有可能把所有的工厂和大型商业写字楼都建在人口密集的城区吗?
我想答案是肯定的。但这种城市规划方式也有弊端:
把工厂设在市中心可能会增加城市空气污染。
将所有的工厂和大型商业办公大楼设在市中心将需要建设一个更精细的公共交通基础设施。诚然，这将为城市居民提供长期的好处，但代价高昂。
把所有的工厂和大型商业办公楼设在市中心，希望工人们能够乘地铁或公交车上下班，只有在经济适用房靠近地铁或公交车站的情况下才会奏效。许多美国城市在这些地区已经缺乏经济适用房，这就是为什么这么多人住在远离工作地点的地方。如果该计划不包括对美国提供经济适用房的方法进行全面改革，那么将工厂和大型商业写字楼搬到市中心是不够的。如果忽略了最后一点，实施你的计划可能会产生矛盾的效果，增加而不是减少通勤的能耗。
所有这些因素都是相互关联和相互依赖的，所以你的交通能源使用算法变得非常复杂。
我们能改变廉价燃料带给我们的分散的城市吗?
我认为这是非常有用的见解。我们廉价的燃料和交通工具导致了分散的生活和工作模式，低效的道路提供了服务，而不是更紧凑的、适合步行、自行车、公共汽车和火车的方式。
正如Martin所指出的，其他模式也有缺点，但我在某些方面不同意:重工业变得越来越清洁，适合与城市更紧密的融合;这些刻板的行业现在只占我们就业的很小一部分;我们的新产业中有很多都在冒烟(我经常开车经过安捷伦闪闪发光的公园)，但都坐落在没人住的地方。
当然，为什么不鼓励将这些有吸引力的行业拉近，让员工可以骑自行车或步行呢?
是的，这个论点是有道理的
谢谢你的博文，Alex。保持/重新引入这种思路是有好处的。我说“重新介绍”是因为你的文章让我想起了Ed Mazria在2003年写的一篇文章，那篇文章让我走上了以不同方式做事的道路。这本书的名字叫《笨蛋，这就是建筑》(It’s the Architecture, Stupid)。我认为，对于任何认真考虑改善我们设计和建造结构的人来说，这本书都是必读的。这里有一个链接:http://www.mazria.com/ItsTheArchitectureStupid.pdf
我相信它最初是在《今日太阳能》上发表的，但我是在《大都会》杂志上读到的。
“是真的!
一个使用电网的纽约人步行/骑自行车/乘地铁去上班，其碳足迹通常比一个更偏远的离电网的家庭要低，后者的住户开车往返需要2个小时。
美国人讨厌两件事:密度和蔓延，但密度本身就是低碳水化合物，没有办法绕过它。当个人交通变得更加电气化和低碳水化合物网格，这可能会改变，但不要屏住呼吸!考虑到以每月现金流计算，乘坐F-150的通勤开始与抵押贷款相比较，当汽油价格远高于4美元时，更多郊区开发项目的止赎激增。位置很重要。
我们换雇主更频繁了。
在过去的几十年里，美国人在其职业生涯中往往有更多的雇主。第一份工作可能会决定员工在哪里买房子，有合理的通勤时间。但如果换工作意味着来回要多走10英里，这通常不足以成为举家搬迁的理由。每一次换工作都可能意味着通勤时间的递增，而每一次新的通勤距离似乎也不会“长那么多”。最后，我早上去上班通常要花36分钟，但与某些人相比，我想我被宠坏了。但我是不寻常的;我在同一个雇主手下干了40多年。
密度是好的
毫无疑问，更大的密度降低了运输能源的使用。然而，我注意到两件事:
我们不可能想出一种简单的算法，根据建筑物的偏远程度或邻近地区的密度，来对其进行能源惩罚。将办公楼从密度较低的社区搬到密度较高的社区，可能会减少或增加通勤能耗，或保持不变。
住在曼哈顿上东区、乘地铁去市中心的人过得很轻松。但是，在曼哈顿中城工作的女佣和厨房帮工可能确实需要很长的通勤时间，旧金山和许多其他城市也存在同样的问题。如果不解决保障性住房问题，将密度作为一种优点来推广是一个不完整的政策建议。
迪克·拉塞尔提出了一个重要的观点。一旦你在离工作地点三个街区的地方买了一套公寓，当你被解雇的时候会发生什么?除了大法官、终身教授和教皇之外，没有人能保证终身就业。
region-mobility太
不仅如此，许多人没有足够的运气一辈子都在同一个城市或地区工作。我们更愿意“region-mobile”和全国各地去更好的工作,或工作期间,比我们以前的,特别是我们这些生活在一个许多小型到中型城市和城镇在这个国家,在每一个仅有有限的经济机会。这也是低密度的结果:机会减少(因为机会更分散了)，因此更多的人需要将自己迁移到有机会的地方。
在全国范围内搬家意味着对你现在居住的房子更少的承诺，能源改善，“净零”目标，“净零+交通能源”目标，等等。意味着更多的旅行去看望家人和朋友等等。
女佣和厨房也会使用地铁。(马丁响应)
没有女佣和厨房帮工从新泽西开车来支付马塔坦市中心的停车费，真的!纽约市区的通勤轨道和地铁服务非常发达。即使大多数选择住在长岛的华尔街人士也选择乘坐公共交通工具，尽管通勤距离很长。(我个人认识的在曼哈顿工作的女佣和厨房帮工都住在布鲁克林，很少开车上下班，但有时会开车去曼哈顿参加社交活动。)
纽约的住宅风格比单一家庭郊区模式的能耗要低得多，不仅面积小，而且供暖负荷也低得多，因为只有住所立方体的一面作为外表面(角落的顶层套房有三面)。
虽然没有非常简单的算法或模型，但各地区居民(或工人)的总燃料使用量和总电力使用量仍然远低于低密度城市，更不用说低密度远郊了。
如果换工作使通勤时间太长，许多人就会搬家。但在距离最近的杂货店都有好几英里远的地方建房子，更不用说雇主了，这肯定是一场长途跋涉。对一些更大范围的郊区开发项目的计算是，如果房价和税收便宜，人们就会来，但当交通燃料价格飙升时，这些开发项目遭受了严重打击，因为公共交通选择有限或没有。(我也希望我的通勤时间能短一些，但由于一些原因，换房子的成本太高了。)
回应Dana Dorsett
丹娜,
我从未否认密度和公共交通的重要性，它们是未来能源消耗减少的必要特征。我只是请求对经济适用房给予更多关注。如果不关注经济适用房，城市就不会运转良好——即使它们对上层阶级很好。
碳税我
改变我们的税收结构，只对碳的使用征税，这将导致个人和企业为自己的情况找到最好的解决方案，因为效率等于大量的税收节省。
我们会立即集体购买效率高的汽车和卡车，并要求更好的替代品。
每个人都会为节能住宅和光伏阵列而叫嚷。
很明显，我们当前的政治体制不允许适当的治理来实现这样的改变。在我们的有生之年，这一失败将威胁到我们子孙后代的生存。现在，糟糕的理论家甚至阻止它进入我们的公共话语。
其他权衡
地点的问题确实令人担忧。大多数认识我本人和网上的人都知道我是一个大力提倡减少家庭和建筑能源消耗的人。也就是说，运输时间和精力是我们的痛处。我妻子和我通常每天跑60多英里，其中一半路程是在我们有点偏远的地方完成的。夸张地
那个地点能给我们提供什么?让我细数一下:
1)土地更便宜——我们有近1.5英亩的土地，正面有150条又深又宽的水道。我们可以看到水景，还有很多安静的大自然——一百棵树把我们和邻居的景色和声音分开了
2)更好的学校——构成本地区经济核心的城郊县的学校质量根本不合格。我们有3个有学术天赋的孩子，我们仔细管理我们的学区的各种选择，为我们的孩子提供高质量的学术体验，而不是诉诸于昂贵的私立学校。
3)降低犯罪率，减少对高密度生活的日常困扰。城市居民选择接受或最不能容忍与那些重视汽车发动机畅通无阻和牙齿吱吱作响的音响的人生活在一起。每天都有关于城市暴徒最近犯下的暴行的新闻报道。空间和距离使我们远离这种冒犯，我珍惜这种孤独。
我正在认真考虑一辆日产聆风(Nissan Leaf)汽车，以降低我们的交通成本和能源足迹，如果情况属实，我可能会考虑搬到更靠近城市核心的地方，但我不会自动接受更高密度的城市生活是绿色生活方式的重中之重。
交通能源强度
在阐述关注交通能源使用的理由时(在最初的博客中引用了2007年《环境建筑新闻》的文章)，我并没有试图做出价值判断。相反，我认为“交通能源强度”应该被视为建筑能源使用的一个指标，就像“能源使用强度”或EUI一样。对于办公建筑(我在那篇文章中分析的建筑类型)，这里有一个快速总结:
我使用的假设(美国平均通勤距离,平均通勤模式,我们的汽车平均油耗,和美国总务管理局估计每个员工的平均建筑面积),我计算能耗往返工作和规范化,每年每平方英尺的建筑。我发现，对于美国的办公建筑(所有年代的建筑)来说，每平方英尺的交通能耗比建筑运行能耗高出30%。对于按照当时相关能源法规(ASHRAE 90.1-2004)建造的办公室来说，通勤能耗是建筑运行能耗的2.3倍。
无可否认，这一分析相当粗略。虽然我花了几个星期的时间来整理各种统计数据，但这仍然是一个相当初级的分析。例如，它最大的缺点之一是，它只关注场地能源，而不是一次能源;后者会更好，我仍然想这么做。但研究结果令我惊讶——运输能量如此之高。在沃尔玛(Wal-Mart)等其他类型的建筑中，这一比例可能会高得多。
换句话说，我认为，这是我们应该注意的事情。
2030年建筑
就像Ed Mazria说的，我们的能源问题是一个建筑问题。他和Architecture2030.org的人已经为此鼓噪了一段时间。该网站有许多优秀的图表，表明建筑是解决能源/气候危机的关键第一步。
根据他们的分析，“建筑行业”消耗了美国48.7%的能源。这包括建筑中的内蕴能量。
正如他们所指出的，不仅要考虑使用多少能源，还要考虑使用哪种能源。由于建筑使用了75.7%的发电量，而且电网依赖于燃煤电厂，而且站点能源效率很低(我认为一般在35左右)，从节约能源的角度来看，高效建筑的好处是成倍的。
他们还认为，是的，我们会用石油和天然气对气候造成巨大破坏，但煤炭储量的纯粹数量构成了最大的威胁。由于煤炭主要用于发电，减少用电量至关重要。
最近的气候模型显示，近期烟尘和甲烷排放对气候的威胁要比二氧化碳大得多。我认为这再次指向了建筑领域的机遇:即使是那些使用可再生能源如木材/生物质来取暖的人也应该尽一切可能节约能源。
面对如此明显的机会，令人惊讶的是，奥巴马对能源的“一切高于一切”的方法甚至没有考虑我们可以采取的最明显的步骤来解决这一切。
美国的一些顶尖科学家和工程师最近合作进行了一项可行性分析，研究如何在2030年前使纽约州不再使用化石燃料。它可以在http://www.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/NewYorkWWSEnPolicy.pdf)当然，通过提高建筑效率来减少需求是很重要的，事实证明，这一切都可以通过避免成本来实现。
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