城市片區(qū)尺度碳中和設(shè)計實踐
——以金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目為例

宋風(fēng)暖 楊絲路 李菲 SONG Fengnuan YANG Silu LI Fei

以金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目為例，闡述可再生能源利用、智慧能源管理柔性用能系統(tǒng)、建筑能效提升等方面的應(yīng)用，從宏觀尺度與建筑尺度2 個維度著手，研究系統(tǒng)性實現(xiàn)區(qū)域零碳目標(biāo)的設(shè)計策略。分析碳中和技術(shù)落地面臨的困難和挑戰(zhàn)，通過適度設(shè)計、互動設(shè)計和延展設(shè)計，打造可持續(xù)、充滿創(chuàng)造力、多樣性和互動性的“零碳城市教科書”。

碳中和；城市片區(qū)；智慧能源；低碳利用

0 引言

自我國提出雙碳承諾以來，建筑領(lǐng)域碳中和進入加速推進階段。在金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目中，雙碳設(shè)計團隊積極響應(yīng)國家雙碳戰(zhàn)略要求，充分利用我國在光伏、風(fēng)電、儲能電池等方面的先發(fā)優(yōu)勢，通過提高建筑能效、利用可再生能源和智慧能源管理，將世界領(lǐng)先的零碳綜合能源系統(tǒng)技術(shù)與金華本地資源優(yōu)勢相結(jié)合，實現(xiàn)零碳供能及用能目標(biāo)，探索城區(qū)尺度碳中和規(guī)劃設(shè)計路徑。

1 項目背景

1.1 基本條件

金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目位于金華市婺城區(qū)，共9個地塊，總規(guī)劃面積約80萬m2，一期開發(fā)東北角3個地塊，規(guī)劃面積約20.3萬m2，包括辦公、公寓、酒店等12座高層建筑，24小時活力連橋，以及大型商場、博物館、運動館、文娛展示空間等場所，形成“山（高層）、水（連橋）、田（場所）”三重空間格局，呼應(yīng)金華“七山、一水、二分田”的城市地理特點（見圖1）。

1 項目效果（圖片來源：項目組）

1.2 資源稟賦與產(chǎn)業(yè)機遇

金華屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，光、熱、水條件優(yōu)越。年平均太陽輻射量為0.12 ～0.1 3kW·h/m2，年平均氣溫16.3～17.7℃，年均降雨量1300～1750 mm。區(qū)域光熱充足，雨水充沛，適合充分利用太陽電熱與光熱，配合雨水收集系統(tǒng)實現(xiàn)建筑能源可持續(xù)設(shè)計。

2021年，金華市政府和國網(wǎng)浙江電力公司簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，提出建筑領(lǐng)域?qū)⑻嵘?jié)能管理，加快推廣應(yīng)用綠色建材，推進建筑工業(yè)化和住宅產(chǎn)業(yè)化，大力推廣裝配式建筑和裝配式技術(shù)應(yīng)用，減少建筑能耗。推廣綠色節(jié)能建筑，優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)，積極推動可再生能源與建筑一體化應(yīng)用和既有建筑低碳化改造，健全建筑能耗監(jiān)測體系，完善建筑節(jié)能改造機制，推動建筑物的綠色低碳和近零碳運行。

基于金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目尺度規(guī)模較大，區(qū)內(nèi)功能綜合性強，建筑用能特征與時段差異多樣等特征，項目組提出“被動設(shè)計優(yōu)先、主動節(jié)能優(yōu)化、可再生能源替代”零碳設(shè)計原則，通過超低能耗建筑、清潔交通、碳匯景觀、新能市政、綠色產(chǎn)業(yè)與低碳生活六大系統(tǒng)21項策略組成零碳技術(shù)體系，打造“浙中花園城市”碳中和建設(shè)新范式。

2 共創(chuàng)綠谷——宏觀尺度雙碳策略

項目以超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)為核心，全年建筑運行碳排放顯著降低（見圖2）。通過街區(qū)化的便捷公交網(wǎng)絡(luò)與新能源交通，構(gòu)建低碳交通系統(tǒng)，助力降低60%的城市交通碳排放。以智慧能源管理中心為大腦，兼顧資源節(jié)約與生產(chǎn)便利雙重目標(biāo)的各種智慧生活場景，既為項目營造充滿未來感的城市新體驗，又通過城市柔性運營系統(tǒng)建設(shè)，利用和消納用電低谷期的盈余風(fēng)光電資源，在幫助提高市政電網(wǎng)穩(wěn)定性的同時，提升項目可再生能源利用率（見圖3）。

2 標(biāo)準(zhǔn)能耗建筑與超低能耗建筑對比（圖片來源：作者自繪）

3 智慧能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建城市柔性運營系統(tǒng)（圖片來源：作者自繪）

通過集、滲、蓄等景觀一體化海綿城市設(shè)施建設(shè)，穿插點綴由吸碳綠藻形成的景觀裝置，將項目景觀打造為具有典范性的綠色基礎(chǔ)設(shè)施。

貫穿整個項目的連橋系統(tǒng)將建筑、交通、市政景觀等不同層面的零碳技術(shù)與設(shè)計串聯(lián)成完整的綠色低碳生活體驗流線，使項目成為流動的碳中和城市體驗場。

3 智造未來——建筑尺度雙碳策略

在滿足包括中國綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、美國LEED標(biāo)準(zhǔn)及健康建筑WELL標(biāo)準(zhǔn)等國內(nèi)外綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)上，通過場地、環(huán)境、窗墻比優(yōu)化、供暖空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)熱回收系統(tǒng)、個性化送風(fēng)系統(tǒng)等節(jié)能策略，提高建筑能效與室內(nèi)健康水平。

采用清華獨創(chuàng)的群智能技術(shù)，通過在冷熱源輸配系統(tǒng)、空調(diào)末端照明系統(tǒng)等不同用能部位，安裝新一代智慧化傳感器，形成自適應(yīng)、自調(diào)節(jié)的群智能網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)建筑運行節(jié)能降耗20%的目標(biāo)。

在超級節(jié)能基礎(chǔ)上，基于場地日照輻射強度定制建筑一體化光伏系統(tǒng)，使項目新能源替代率達3.6%（見圖4）。裝配式技術(shù)應(yīng)用使碳減排從運行階段向生產(chǎn)階段延伸，多層次空中立體綠化系統(tǒng)提升了項目自然碳增量。

4 建筑一體化光伏系統(tǒng)（圖片來源：作者自繪）

4 目標(biāo)效果

4.1 減碳目標(biāo)

通過集成化策略，項目力求實現(xiàn)零碳目標(biāo)。其中，“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化”建筑超級節(jié)能措施使市政能源整體消耗降低29%，相當(dāng)于每年減排約8873tCO2；全維度裝配式建造策略，有效降低建造階段耗能、耗材、耗時，實現(xiàn)減排約1473tCO2；通過屋頂光伏發(fā)電、BIPV等技術(shù)運用，實現(xiàn)現(xiàn)場光伏發(fā)電有效替代市政電網(wǎng)非清潔用電，相當(dāng)于每年減排1296tCO2；通過智慧能源+儲能系統(tǒng)，增加項目對棄風(fēng)棄光電以及低谷核電的消納，從而提高項目可再生能源利用率，實現(xiàn)63%的減碳目標(biāo)；打造綠色城市空間，塑造立體化、滲透式綠地系統(tǒng)，實現(xiàn)年碳匯量121t。

綜上，綠色節(jié)能設(shè)計、裝配式應(yīng)用、可再生能源利用、智慧能源系統(tǒng)、碳匯景觀“五管齊下”實現(xiàn)全區(qū)碳中和，為金華市乃至浙江省提供充滿創(chuàng)造力且具有多樣性和互動特征的“零碳城市教科書”（見圖5）。

5 碳中和實現(xiàn)路徑（圖片來源：作者自繪）

4.2 社會和經(jīng)濟影響

在城區(qū)尺度上，碳中和技術(shù)既實現(xiàn)了節(jié)能減碳，又承擔(dān)互動展示及滲入生活場景的使命，如清潔能源交通的推廣有助于改善空氣質(zhì)量，減少環(huán)境污染，降低呼吸系統(tǒng)疾?。晃季坝^裝置、智慧市政、連橋系統(tǒng)將綠色低碳理念融入人們的生活，形成更強的社會凝聚力；靈活可變的共享辦公空間與智慧能源管理柔性用能系統(tǒng)促使居民關(guān)注可持續(xù)生活方式（見圖6）。

6 滲入生活區(qū)域的雙碳策略集成（圖片來源：作者自繪）

零碳城區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟影響不容忽視，綠色低碳技術(shù)應(yīng)用帶來建設(shè)與維護成本的增加，據(jù)測算，光伏與智慧能源技術(shù)的運用將帶來約835元/m2的增量成本；靜態(tài)投資回收期約8.5年。國際勞工組織與國際可再生能源署聯(lián)合發(fā)布的報告顯示，2022年全球可再生能源領(lǐng)域就業(yè)人數(shù)達1370萬，較2021年增加了100萬。中國可再生能源領(lǐng)域的就業(yè)人數(shù)占全球總數(shù)的41%。

在零碳片區(qū)內(nèi)推廣可持續(xù)建筑和生態(tài)城市規(guī)劃有助于提高房地產(chǎn)價值。根據(jù)RCA/MSCI最新數(shù)據(jù)顯示，在倫敦、巴黎、悉尼等城市，優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)的綠色溢價與破舊建筑的租金折扣差距已擴大至25%～35%。

5 挑戰(zhàn)與展望

在實踐過程中，雙碳技術(shù)在城市片區(qū)范圍的推廣與實施面臨以下挑戰(zhàn)。

1）技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)接受度不足 雙碳技術(shù)的推廣與實施需依靠先進技術(shù)、設(shè)備及更高的建造標(biāo)準(zhǔn)，這將帶來成本增量及更高知識技能要求。當(dāng)前，雙碳技術(shù)體系性與成熟度尚不完善，如太陽能光伏技術(shù)與材料成本已趨于合理，但儲能技術(shù)效率與成本尚未達到合理平衡，往往使業(yè)主放棄采用儲能產(chǎn)品，從而使柔性用能無法實現(xiàn)，導(dǎo)致清潔能源的浪費?，F(xiàn)今，強制性標(biāo)準(zhǔn)與鼓勵性政策存在地區(qū)性差異，市場對新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的接受度缺乏動力。

2）信息缺乏與不對稱 信息挑戰(zhàn)是建筑雙碳技術(shù)推廣與實施困難的另一關(guān)鍵因素。無論是普通人還是專業(yè)從業(yè)者，傳統(tǒng)經(jīng)驗與約定俗成的思維定式往往帶來信息差。UN Studio的創(chuàng)始人Berkel坦言：我們的新碳工具表明，木材并非一直是最佳選擇，而這些高度可持續(xù)的建筑也并非必須相似。我們現(xiàn)在可以證明，有趣的幾何形狀和高度的可持續(xù)性并不相互排斥。越來越多的建筑實踐證明，新工具、新方法、新理念需要被創(chuàng)造和準(zhǔn)確傳播，進而促進雙碳技術(shù)的落地。

3）利益協(xié)調(diào)平衡困難 城市片區(qū)尺度下，雙碳技術(shù)應(yīng)用涉及政府、開發(fā)商、不同業(yè)主、物業(yè)管理人員及市民等利益需求，參與者和決策者的復(fù)雜性增加了雙碳技術(shù)落地與執(zhí)行的難度。

針對上述挑戰(zhàn)，團隊結(jié)合實際工作，提出城市片區(qū)建筑雙碳設(shè)計原則，包括采用成熟有效的技術(shù)手段，尋找合宜均衡的解決方案；互動設(shè)計，創(chuàng)造互動綠色低碳生活場景，使碳中和概念深入人們的生活；延展設(shè)計，為技術(shù)更新發(fā)展提供更多可能。

6 結(jié)語

在城市片區(qū)尺度下實行雙碳頂層設(shè)計與集成策略，充分利用行政、規(guī)劃手段和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，協(xié)調(diào)統(tǒng)籌場地、規(guī)劃和建筑，為跨部門協(xié)同并實現(xiàn)效益最大化提供了可能。以金華中央創(chuàng)新區(qū)金創(chuàng)綠谷項目為例，闡述其可再生能源利用、智慧能源管理柔性用能系統(tǒng)、建筑能效提升等方面的應(yīng)用，實現(xiàn)區(qū)域雙碳目標(biāo)。項目兼具互動性與展示效益，從用能端入手系統(tǒng)性解決問題，推動了城區(qū)低碳化、零碳化發(fā)展，成為“浙中花園城市碳中和金華樣板”。