基于智慧化的城市既有社區(qū)低碳發(fā)展現(xiàn)狀與改造方案研究

李德君 孫凝香 黃檢寶 賀紫月 胡嚴藝

【摘 要】面對全球嚴峻的氣候變化問題，我國積極作出2030年碳排放達峰承諾，為響應這一號召，在滿足居民生活質(zhì)量的同時有效地實現(xiàn)節(jié)能減排，本文提出，基于智慧化的相關(guān)技術(shù)發(fā)展城市既有社區(qū)是實現(xiàn)低碳社區(qū)的有效路徑。參考2015年國家發(fā)改委發(fā)布《低碳社區(qū)建設(shè)指南》，以衡陽市太平小區(qū)為例，基于碳排放系數(shù)法對其交通系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等六大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理與分析，最后針對其現(xiàn)存的問題提出相關(guān)的建議，以促進當?shù)氐吞忌鐓^(qū)更好的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】低碳社區(qū)；碳排放系數(shù)法；智慧化；太平小區(qū)

一、背景

目前，我國正處于飛速發(fā)展階段，氣候變化的問題也越來越嚴峻。我國一直以積極的態(tài)度面對氣候變化的挑戰(zhàn)。2015年2月，國家發(fā)改委發(fā)布《低碳社區(qū)試點建設(shè)指南》，其考慮居民生活方式特點、低碳建設(shè)重點內(nèi)容等，將低碳社區(qū)試點劃分為城市新建社區(qū)試點、城市既有社區(qū)試點、農(nóng)村社區(qū)試點三大類，本研究選擇城市既有社區(qū)進行研究。我國城市既有社區(qū)的發(fā)展，特別是一些老社區(qū)，其在低碳社區(qū)的發(fā)展方面，還存在低碳技術(shù)應用不完整、網(wǎng)絡(luò)媒體推廣不足、群眾參與度不高、低碳經(jīng)濟投入與產(chǎn)出差距較大、居民居住體驗降低等問題。人們對鄰里環(huán)境與社區(qū)生活質(zhì)量的重視及社區(qū)信息化、智能化設(shè)施的普及，社區(qū)的生活功能已然成為社區(qū)建設(shè)的核心，滿足社區(qū)居民多樣化與個性化需求成為社區(qū)建設(shè)的重點。

因此本研究認為，滿足居民對生活質(zhì)量需要的同時實現(xiàn)節(jié)能減排，智慧化的低碳社區(qū)是解決系列問題的關(guān)鍵手段。智慧社區(qū)是指利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端等新一代信息技術(shù)，通過對各類與居民生活密切相關(guān)信息的自動感知、及時傳送、及時發(fā)布和信息資源的整合共享，從而實現(xiàn)更有效的低碳社區(qū)自治，達到更環(huán)保的低碳生活方式的社區(qū)。

二、國內(nèi)外研究

國外低碳社區(qū)的研究和實踐在清潔能源、綠色建筑、低碳交通、智能管理等方面都有相當豐厚的經(jīng)驗。對國內(nèi)發(fā)展以居住區(qū)為主體的低碳社區(qū)規(guī)劃建設(shè)有著重要的啟示。其中，Middlemiss將低碳社區(qū)定義為合作和協(xié)作的形式，其目的是通過提供鼓勵社區(qū)成員行為改變的適宜環(huán)境和機制來降低成員生活方式的碳排放強度。Sarah Burch（2010）認為，地方政府是可持續(xù)發(fā)展問題的領(lǐng)導者、改革者和最新高效技術(shù)的采用者形成了一種“自下而上”的碳減排模式。這樣在未來的碳減排計劃中通過社區(qū)尺度的操作更容易實現(xiàn)民主化的決策。

再觀國內(nèi)，2008年起，我國開始低碳社區(qū)研究，至今已有十年歷史。辛章平，張銀太（2008）提出低碳社區(qū)的建設(shè)模式，表明推進低碳社區(qū)的建設(shè)具有重要意義。隨后國內(nèi)對于低碳社區(qū)的研究逐漸展開，各學者們對低碳社區(qū)研究從介紹西方經(jīng)驗、解讀低碳政策，向研究我國低碳社區(qū)的具體問題轉(zhuǎn)變。我國學者如王唯一（2017）陳佳佳（2017）林青青（2015）等學者對低碳社區(qū)的相關(guān)發(fā)展、理論基礎(chǔ)、重要意義已進行深入研究。但低碳社區(qū)微觀層面的研究還較為缺乏，在公眾行為參與方式和低碳技術(shù)方面，缺少結(jié)合形成智慧化低碳社區(qū)的研究。

三、研究案例及研究方法

家庭碳排放包括直接碳排放和間接碳排放兩部分。本研究釆用《IPCC省級溫室氣體清單編制指南》中提供的測算家庭直接碳排放的碳排放系數(shù)法，其原理是用家庭的能源消耗量乘以相應的碳排放系數(shù)。

在2019年4月，本課題小組赴太平小區(qū)進行實地調(diào)查。根據(jù)《指南》中城市既有社區(qū)改造的指標，結(jié)合太平小區(qū)的實際情況選取六個方面進行調(diào)研，分別為：交通系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、水資源利用、固體廢棄物處理、環(huán)境美化以及運營管理和低碳生活。采取了實地調(diào)研、觀察法、訪談法等收集數(shù)據(jù)，基于調(diào)查數(shù)據(jù)指出其存在的一些在發(fā)展低碳過程中可能存在的一些問題，最后結(jié)合智慧化的角度提出相應的改進建議。

四、衡陽市太平小區(qū)的低碳社區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀簡析

4.1太平小區(qū)發(fā)展概況

太平小區(qū)坐落于衡陽市蒸湘區(qū)常勝西路一帶，位于繁忙的市中心周圍，從上個世紀九十年代建成至今已有20余年。太平小區(qū)屬于中檔普通小區(qū)。占地面積1.01平方公里，分為太平一社區(qū)與太平二社區(qū)。共150多棟，6106戶，20085人。太平小區(qū)是衡陽市文明社區(qū)，省級文明城市工作先進單位。社區(qū)內(nèi)包含一個幼兒園，一個小型菜市場，毗鄰蒸湘區(qū)實驗小學，衡陽市實驗中學，其周圍的商鋪數(shù)量約為400-500家。太平小區(qū)里主要分布著5條主干道，其中三個主干道的路口都分別對應著一個公交車站，布局較為合理，四通八達的道路方便了居民的出行活動。

4.2太平小區(qū)的低碳社區(qū)調(diào)查分析

4.2.1交通系統(tǒng)

隨機選取一個工作日及休息日，在太平小區(qū)的五個路口記錄早高峰、中午及晚高峰的車流量、人流量，以及利用公共交通、共享交通工具出行的人數(shù)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整理。

根據(jù)國家發(fā)改辦氣候（2015）《陸上交通運輸企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》提供的各車型百公里能源消費統(tǒng)計表以及《省級溫室氣體清單編制指南》提供的二氧化碳排放系數(shù)、BP中國碳排放計算器提供的碳排放系數(shù)，以及全國電動車平均每千米的耗電量結(jié)合中國結(jié)合中國燃煤發(fā)電的效率換算成二氧化碳當量[11]，設(shè)每種交通工具進入太平小區(qū)即運行1km便停下或者從另一路口出去，計算得出太平小區(qū)不同交通工具平均每天排放的二氧化碳當量

其中：TCi表示太平小區(qū)代表不同種類交通工具的日均碳排放量（kg）；i表示相應交通工具的種類； ρ表示不同能源的密度（kg/m3）；V表示不同種類的交通工具在一定的速度下每公里油耗（L/km）；Ki表示不同交通工具的能源消費種類對應的碳排放系數(shù)（kgC/kg）；ni表示交通工具每日流量（輛）；TC表示太平小區(qū)交通系統(tǒng)日均總碳排放。計算結(jié)果如表1：

從計算結(jié)果中得出，電動摩托車的單位能耗所產(chǎn)生的二氧化碳排放量比汽油摩托車，柴油摩托車以及轎車少得多。由于小區(qū)里較多的人選擇便捷且相對經(jīng)濟的電動摩托車出行，所以整個交通系統(tǒng)的能耗對比其他論文中同規(guī)模的低碳小區(qū)的交通系統(tǒng)能耗，如與天津市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)康翠社區(qū)相比，交通系統(tǒng)的碳排量較低。

此外，太平小區(qū)的人口居住較為密集，整個社區(qū)共6106戶住戶，假設(shè)每1.5個家庭擁有一輛小轎車，小區(qū)里則需容納約4070輛小轎車，小轎車的停車位標準尺寸為2.5m*5m，則如果要合理劃分停車區(qū)域需要50.883km2，顯然這是不合理的。實地調(diào)研時發(fā)現(xiàn)約有1/2的小轎車停在規(guī)定的停車位外，占據(jù)公共空間，造成交通不順暢與居住環(huán)境質(zhì)量的下降。

關(guān)于小區(qū)居民公共交通使用情況，采用《指南》中公交分擔率的概念進行統(tǒng)計分析。公交分擔率指居民出行方式中選擇公共交通的出行量占總出行量的比率。取太平小區(qū)三個主要路口對應的公交車站及共享交通工具停靠站，分別從工作日與休息日的早中晚三個時間段采集數(shù)據(jù)并進行加權(quán)處理。乘坐公交的人數(shù)占總出行人數(shù)17%。使用共享工具出行占總出行人數(shù)3%。

《指南》中規(guī)定城市既有社區(qū)試點建設(shè)的公交分擔率應≥60%，太平小區(qū)的公共交通利用率還需提高。其次，公交候車亭的基礎(chǔ)建設(shè)還需加強。如銀瑞路路口的公交站只有一個交通站牌，沒有專門的公交車站，上車時造成一段時間的路口堵塞，這對居民的候車造成不便。另外，小區(qū)附近共享單車停放位置劃分較為混亂，造成騎行者使用完畢以后停車的位置不夠規(guī)范，影響共享工具的使用效率。

4.2.2能源系統(tǒng)

本研究所設(shè)置的能源系統(tǒng)的指標包括：社區(qū)可再生能源替代、能源分戶計量、可再生能源路燈占比、建筑屋頂太陽能光電、光熱利用覆蓋。以下從這幾個方面分析太平小區(qū)的居民直接生活能源碳排放的情況。本文能源終端消費量來源于《2018年衡陽市統(tǒng)計年鑒》和實地調(diào)研。

（1）能源分戶計量

由于居民用電消費受季節(jié)變化影響，因此分四個季度來統(tǒng)計用電的碳排放量。又考慮到各地區(qū)的電力消費差異顯著，且不同省市隸屬于不同的電網(wǎng)，本文采用分省電力排放因子對電力的碳排放量進行測算。

其中，CE表示電力消費的碳排放量，Ei表示各省直接生活能源消費的電力終端消費量，gi表示各省對應的電網(wǎng)碳排放因子，各省市電網(wǎng)排放因子附件1所示：

由此可得出：太平小區(qū)居民每季度的人均每日生活用電碳排放和社區(qū)每日的用電碳排放見表2：

由圖表分析得知，經(jīng)測算后的碳排放量數(shù)據(jù)結(jié)果很大，因為太平小區(qū)居民人數(shù)基數(shù)大是其典型特征。社區(qū)結(jié)構(gòu)除了普通居民，還包括400-500個商戶，這也是對社區(qū)碳排放貢獻了不可小覷的部分。但與溫州市經(jīng)適房小區(qū)住宅人均日用電量2.728kw·h對比，太平社區(qū)的人均用電量是較少的。

其次，夏季月與冬季月是用電量最大的時間，衡陽市氣候冬天寒冷夏天炎熱，因此在冬夏兩季對空調(diào)、供暖器具的使用時長要有所注意，居民應有現(xiàn)代用電和節(jié)電的意識手段。

（2）可再生能源路燈統(tǒng)計

經(jīng)調(diào)研太平小區(qū)的路燈為150w或250w的高壓鈉燈，主要集中在太平南路、太平北路、南平路、公平巷、瓦子坪路、和北平路這幾條主干道上，亮燈時間為18：54--05：53，一天共約12小時。數(shù)據(jù)見表3：

同理可得，路燈每日碳排放量為：

由于太陽能路燈的安裝繁瑣，該小區(qū)沒有選擇較為節(jié)能的可再生能源路燈，僅有少數(shù)為社區(qū)自行安裝的LED路燈。因此太平小區(qū)此可再生能源路燈占比為0。

在能源消耗既定的情況下，能源結(jié)構(gòu)的清潔化是減少碳排放的主要途徑。可再生能源，包括太陽能、水能、風能、生物質(zhì)能、潮汐能、地熱能等這類是不會排放溫室氣體，也不會增加溫室效應風險的能源。太平社區(qū)應持續(xù)優(yōu)化生活用能結(jié)構(gòu)，降低能耗高的電器和高碳排放能源的消費。

4.2.3水資源系統(tǒng)

雖然居民用水看似不會產(chǎn)生碳排放，但在產(chǎn)生和處理水的過程中存在著碳排放的產(chǎn)生。據(jù)調(diào)查，我國給水行業(yè)平均制水單耗約為0.3kw·h/m3，這部分耗電主要為動力消耗，而產(chǎn)生1kw·h電產(chǎn)生CO2約1kg，則生產(chǎn)一噸水排放的CO2為0.3kg，即用水碳排放系數(shù)為0.3kg/t

本次對太平小區(qū)住宅樓進行抽樣調(diào)查，選取6個單元共計90戶人家作為樣本，其中有效數(shù)據(jù)85戶，進行長達半個月的用水數(shù)據(jù)采集。最終得出每戶平均日用水量為0.2584m3。

據(jù)調(diào)查太平小區(qū)沒有設(shè)置雨水收集利用設(shè)施，當前城市水緊缺、城市水環(huán)境惡化、城市生態(tài)環(huán)境破壞、城市頻發(fā)局部暴雨洪水等問題頻頻出現(xiàn)，應對此引起重視。

衡陽市城區(qū)居民階梯式水量的第一級標準為，15m3/每戶每月，超過15m3的部分加收50%-100%的水費。經(jīng)計算太平社區(qū)每戶平均每月用水7.75m3，遠小于一級標準，說明該社區(qū)在用水節(jié)水方面居民自我意識較強。但社區(qū)內(nèi)部缺少組織對節(jié)水器和非傳統(tǒng)水源的實施利用。

4.2.4固體廢棄物處理與環(huán)境美化

太平小區(qū)垃圾分類分為生活垃圾與可回收垃圾，分類垃圾桶達70%，每個垃圾桶之間的間距25-50m不等。據(jù)對環(huán)衛(wèi)公司工作人員訪談資料得知，太平小區(qū)每日進行早、中、晚三次街道垃圾清理，每日的固體廢棄物處理量約24噸，均有專門的壓縮式垃圾車集體運往珠暉區(qū)獅子山進行填埋處理。

通過衛(wèi)星導航地圖對小區(qū)的綠化面積測距的方式，得出小區(qū)內(nèi)綠化面積達34034平方米，綠化覆蓋率為3.36%?！吨改稀分芯G化覆蓋率作為引導性指標提出，5%以上為達標，但結(jié)合太平小區(qū)用地緊張，人口密集的實際情況，建議發(fā)展屋頂綠化，提高碳匯量。

太平小區(qū)固體廢棄物處理存在問題主要在其處理方式：填埋方式處理固體廢棄物屬于“末端處理”，對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在侵占土地、污染土壤、水體、大氣等，這種處理方式的缺點包括：處理技術(shù)落后，無害化程度低，不利于可持續(xù)發(fā)展等。而改進落后的廢物處理處置方式，采用源頭減量，真正實現(xiàn)“零排放”，是固體廢物污染控制的根本途徑。

五、運營管理與低碳生活

根據(jù)走訪搜集的數(shù)據(jù)，結(jié)合《指南》相關(guān)指標，形成以下表格（表4）：

根據(jù)以上信息，本研究發(fā)掘出以下幾個問題：

首先，太平小區(qū)建設(shè)低碳社區(qū)缺乏低碳管理運營和專業(yè)性機構(gòu)參與。社區(qū)低碳生活服務(wù)匱乏、文化宣傳形式單一。太平小區(qū)沒有持續(xù)的、有效的、全面的管理模式，在社區(qū)中專業(yè)機構(gòu)是支持社區(qū)建設(shè)的重要力量，在太平小區(qū)內(nèi)缺乏專業(yè)機構(gòu)的參與使得社區(qū)改造與維護缺乏專業(yè)的指導。社區(qū)內(nèi)有15個舊衣服回收擺點，但是缺乏其他的低碳生活服務(wù)。在節(jié)電器具使用方面，居民關(guān)注度較高，但小區(qū)內(nèi)使用情況不佳，僅憑住戶個人意識使用。在社區(qū)文化宣傳方面，太平小區(qū)居委會會聯(lián)合科學協(xié)會每半年舉辦一次露天科普講座，平均每次講座觀眾約50-60人，并且會組織發(fā)放一些宣傳手冊，同時在太平一社區(qū)里，建有一座長達65米的科普長廊并附有豐富的印畫，但居民參與度還有待提高。

5.1交通系統(tǒng)的智慧化應用

（1）智慧停車

智慧停車模式是指將無線通信技術(shù)，移動終端技術(shù)，GPS技術(shù)等技術(shù)與城市停車位的管理、查詢、預訂與導航服務(wù)的綜合運用，實現(xiàn)停車一體化。主要包括：車位信息共享，車位導航，車位閑時經(jīng)濟共享等。因小區(qū)靠近市中心區(qū)域，用地緊張，增多停車位的數(shù)量較為困難，則可采取減少車流量，增大車位利用率。使用智能管理停車系統(tǒng)，在各路口綜合發(fā)布停車場各項信息指標，同時還可以通過微信等小程序提供空車位的搜索匹配，基于排隊理論提供車位預訂，車位導航等服務(wù)，降低汽車在小區(qū)運行的時間與成本，減少碳排放的產(chǎn)生。

（2）提高公共交通工具利用率

從社區(qū)智慧建設(shè)的角度提高公交利用率，即可以通過完善公交候車亭的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善居民候車環(huán)境，以及建立智能化公交電子站牌，利用GPS定位技術(shù)獲取公交車輛到站數(shù)據(jù)，方便居民設(shè)定乘車計劃，提高居民的出行效率。對于另一種新興更為低碳的交通工具租賃業(yè)務(wù)——共享單車，則可在社區(qū)內(nèi)部設(shè)置專門的停放點，同時可與各個社區(qū)、城市主要地點等形成網(wǎng)絡(luò)，提高共享工具利用效率。

5.2能源系統(tǒng)的智慧化應用

（1）家用電器智慧化

為減少居民直接生活能耗碳排放，可利用科技因素優(yōu)化家用設(shè)備，以降低家用電器的耗能量。太平小區(qū)所處地理氣候冬季寒冷，溫度越低，家用保暖設(shè)備使用率越高，人均直接生活碳排放越高。且社區(qū)居民家用電器及炊事等設(shè)備的耗能量較高、節(jié)能效率普遍較低。而家用設(shè)備的技術(shù)水平高低直接決定了耗能量的多少，所以應該運用科技節(jié)能，使家居智慧化。

（2）建立智能電網(wǎng)

為提高能源利用率以及清潔的產(chǎn)能，本研究建議建立社區(qū)相對應的智能電網(wǎng)。據(jù)調(diào)查，太平小區(qū)在用電高峰時期，經(jīng)常會出現(xiàn)斷電的狀況，甚至社區(qū)內(nèi)的商鋪為此配備了發(fā)電機備用供電。智能電網(wǎng)則可根據(jù)用戶的電力消費行為，監(jiān)控所有用戶和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，進行實時可變的用量調(diào)度，將電能的使用和分配權(quán)轉(zhuǎn)移到用戶，可以自我控制，自我調(diào)節(jié)，同時可以抵御用電突然波動，使用電供應更加安全、高效、可靠和環(huán)保，實現(xiàn)了電力企業(yè)和用戶的雙向信息溝通互動。

5.3水資源系統(tǒng)的低碳方式改進

若太平小區(qū)增加使用屋面雨水集蓄，則可收集較清潔的雨水用于澆灌綠地、沖廁、洗衣等雜用水以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。利用地勢綠地增加入滲補充地下水，消減洪峰流量與城市面源污染，是補充地下水資源的最經(jīng)濟方法。

我國節(jié)水工作始于20世紀80年代初期，經(jīng)過努力，生活用水節(jié)水率達到了20%左右。非傳統(tǒng)水源包括再生水、雨水、海水等。若太平小區(qū)考慮再生水的利用，增強節(jié)水器的普及率和節(jié)水觀念，節(jié)水率最大可達到47%，根據(jù)上文數(shù)據(jù)計算，可大大減少碳排放量至250.868kg。

5.4固體廢棄物處理的智慧化應用

固體廢棄物從填埋處理轉(zhuǎn)向焚燒處理。焚燒法處理城市固體廢物與其它方法相比，具有以下優(yōu)點：①處理時間短。②焚燒使廢物減容化。減容化意味著垃圾焚燒廠的用地面積遠遠低于垃圾填埋場，且垃圾分解的時間將大大減少，有利于環(huán)境的可再生系統(tǒng)的恢復。此外，還可以結(jié)合智慧化社區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對居民每天產(chǎn)生的垃圾分類信息形成系統(tǒng)的統(tǒng)計管理，并實時將數(shù)據(jù)反饋給相關(guān)管理部門，使得垃圾資源化率進一步提高。

5.5低碳社區(qū)與低碳文化的培育

保留社區(qū)既有的文化傳統(tǒng)與自然資源，增加文化活動的宣傳力度與活動品質(zhì)，形成系統(tǒng)的活動形式，文化活動與居民的需求聯(lián)系起來，吸引公眾參與，增加居民的參與感與歸屬感，為社區(qū)文化提供主力軍。另一方面，健全管理運營體制、引入第三方專業(yè)機構(gòu)。加強與社會機構(gòu)合作，如與學校團體、NGO團體、相關(guān)企業(yè)合作，對居民進行意識教育，了解相關(guān)碳排放的常識。組織居民與社會人員共同參加相關(guān)類型的活動，引導居民接受并參與低碳項目改造。

6.總結(jié)

本文首先闡述了低碳社區(qū)發(fā)展的重要性，提出滿足居民對生活質(zhì)量需要的同時實現(xiàn)節(jié)能減排的效果，低碳社區(qū)的智慧化是解決系列問題的關(guān)鍵手段。接著，從國內(nèi)外的研究總結(jié)中發(fā)現(xiàn)在公眾行為參與方式和低碳技術(shù)方面結(jié)合形成智慧化低碳社區(qū)的研究，低碳社區(qū)在微觀層面的研究還較為缺乏。本文基于《低碳社區(qū)建設(shè)指南》，選擇了城市既有社區(qū)進行研究，并以衡陽市典型的城區(qū)既有社區(qū)——太平小區(qū)為例，應用碳排放系數(shù)法，采取實地調(diào)查以及訪談等方式對其交通系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、水資源利用、固體廢棄物處理、環(huán)境美化以及運營管理和低碳生活六個方面進行數(shù)據(jù)搜集，并進一步分析其問題。對于太平小區(qū)的六大系統(tǒng)分別提出的可行建議，結(jié)合智慧化的相關(guān)技術(shù)，降低小區(qū)碳排放的程度，這與開頭提出相應國家計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值的目標是一致的。應當說，低碳社區(qū)的發(fā)展需要有關(guān)部門的主動管理，也需要居民的主動參與，二者相輔相成，密不可分，才能真正使建設(shè)低碳社區(qū)美麗家園成為現(xiàn)實。

【參考文獻】

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[2]柴彥威 郭文伯.《中國城市社區(qū)管理與服務(wù)的智慧化路徑》[J].地理科學進展，2015.4，34（4）：466-472.