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实现“碳达峰”和“碳中和”是中国为协调国内外形势作出的重大战略决策。为实现“双碳”目标,在政策上制定行动纲领的同时,也需要相关从业人员积极付诸实践,提高居民参与度,倡导低碳生活。社区是人类活动的重要场所,也是城市产生碳排放的主要空间类型之一,做好社区的节能减排规划对实现“双碳”目标具有重要作用。本文通过对国内外典型低碳社区实践案例的分析,总结归纳了六种低碳社区规划设计方法,并对我国低碳社区发展现状做出思考和总结。
随着科学技术的进步,人类环境意识的增强,世界各国逐渐意识到工业经济的快速发展,人口的急剧增加,全球灾难性气候变化带来的生产生活方式失控,以及严重威胁人居环境和健康安全的气候问题。国际组织及各国相继出台相关协议及政策,为控制碳排放,缓解全球气候变暖问题。自1992年《联合国气候变化框架公约》制定以来,明确了各国应对气候变化的最终目标和应对气候变化国际合作的基本原则,“碳达峰”、“碳中和”等名词出现在大众视野,各种低碳、减碳甚至零碳设计层出不穷。
人类活动是碳排放的重要贡献源之一,社区又是人类活动的重要场所,可见,低碳社区建设具有十分重要的地位,是建设低碳社会的重要基础。低碳社区最早起源于欧洲,在英国、德国、瑞典等国家,已经形成了较多成功的实践经验,在我国起步较晚,目前在政策上也已经形成了比较明确的低碳社区试点建设指南。低碳社区可以增强城市的碳中和能力,其建设和可持续发展应该成为建设低碳社会和低碳城市的应有之义。
通过对国内外低碳社区经典案例的文献研究,归纳总结了低碳社区规划设计的6种主要方法。
(1)新型社区开发模式
目前,新的社区发展模式主要体现在以居民为主体,居民可以参与社区的设计和管理。从地块开发之初,居民就可以了解和参与项目的整个建设,社区的构思和设计是开发商、设计师、居民和政府相关部门共同协商的结果。居民有效参与和共同管理社区的水、电、热等资源,能源,垃圾处理等事务,关注社区发展的可持续性。通过培养居民低碳意识实现社区资源的高效利用和回收,进而达到减少社区碳排放的效果。
(2)促进主动交通以减少出行需求
设计应优先考虑步行、骑自行车和公共交通的出行方式。社区交通的低碳方案可通过设计专用的行人和自行车道,规划更广泛的自行车和人行道网络实现。尽最大可能减少私人机动交通量,从避免热岛效应、大气污染、噪声污染等方面为环境保护以及低碳社区建设作出贡献。
(3)可持续水资源利用与处理
制定集水区管理计划并设计自然系统,帮助社区节约和再利用水资源。低碳社区应规划可持续排水计划,利用地表水网络收集来自住宅的地表水径流,最大限度的增加向地面排放和蒸发的机会。其次要高效利用灰水,将灰水收集和回收系统纳入设计。最好采用谨慎的成套处理系统原位处理流出物,从而将清洁水排放到地表水网络,处理过的水可直接渗入地下,或者通过蒸散作用进行管理。
(4)能源的高效利用
合理规划设计社区生活能耗系统,运用新型材料等环保技术实现社区能源的高效、循环利用。电能、热能是保障居民生活的基本能源,同时也是社区生活消耗的重要组成部分。低碳社区设计可通过利用太阳能、风能等可再生能源,降低能耗。另一方面,对废弃物的综合管理也可达到减排的目的。将垃圾进行分类提高回收率,通过评估进行现场处理或者再利用,垃圾焚烧产生的热量也可以通过规划成为家庭供暖。
(5)低碳建筑设计
建筑是全球能源消耗的主要承担着,居住建筑作为社区的组成要素之一,更需要通过设计降低消耗,减少对自然环境的影响。设计通常采用低碳材料,节能安装,且最好就近取材,减少运输产生的能耗。外窗朝阳,尽可能利用太阳光,采用自然和机械通风,合理利用可再生能源。同时考虑绿色生态设计,例如绿色屋顶系统可以有效减少能源消耗和城市热岛效应。
(6)生物多样性增益
生物多样性增益设计主要体现在景观设计方面。社区的植物种植最好选择当地的植物种类,缩短植物运输里程,以减少户外空间的含碳量。合理种植大型树种,以增加城市的整体树冠覆盖率。通过保证尽可能多的物种多样性,防止病原体和气候变化造成的大规模损失。同时关注社区绿色基础设施的建设,通过雨水花园、植草沟等设计,创造健康、可达的绿色空间。
哈利法克斯生态城位于澳大利亚市内城哈利法克斯街的原工业区,是澳大利亚第一座作为生态城市规划建设的小城,占地24约公顷,社区居民345-400户,建筑多在2-5层,以居民住宅为主。社区创造了“社会驱动”的发展模式[1]。在这种模式下,社区从规划、设计、建设到后期管理维护的后续发展过程,由社区居民参与。股权和参与权对公众和组织开放,作为居民、签约投资人或支持者,可以通过多种方式参与社区建设。社区的建筑由专业建筑师和居民共同完成,每个立面和室内空间都能反映居住者的内在个性。
“社会驱动”的开发模式使每位居民都可参与社区的详细设计。在设计、建设的过程中居民会自发的查找资料,从而学到城市生态学相关理论和实践应用知识,建筑师、城市生态学家在其中起咨询、教育的作用。因为这样的全程参与性,使社区居民形成了良好的低碳意识,并在日常生活中付诸行动,有利于社区可持续管理维护。
还有一种新型社区开发模式被称为“合作居住”,是可持续先锋居住模式。其概念与“社会驱动”开发模式有相同之处——注重居民参与。典型的案例是美国加利福尼亚州的南方公园合作居住社区,建于1993年,占地约1.37公顷,共25户。该社区也是在居民参与下建设的,项目的整个建设理念和设计是居民、设计师和政府部门共同协商的结果。与“社会驱动”不同的是,“合作居住”更强调共享、合作。在南方公园合作居住社区内就建有近3000平方米的公共空间,包含娱乐室、餐厅、住宿等公用房屋,是社区的活动中心(图1)。为提高社区凝聚力,会每周组织在此聚餐。
图1|公共用房平面图(图片来源:网络) “低影响”也是社区的核心理念。居民希望减少社区对环境和能源资源的影响,实现可持续的社区生活[2]。因此致力于管理社区的能源、垃圾处理、交通等事项,关注整个社区的可持续发展。居民参与回收利用,减少能源消耗,节水节电,使用公共交通,种植有机作物和在社区食用有机作物等活动。据统计,通过这种自我管理,社区资源的回收率比当地普通居民小区高出20%左右。
沃邦社区位于德国西南边陲,该社区是弗莱堡市低碳建设示范区。受地理环境的影响,地区范围内生长着许多类型复杂繁多的树木,整个城市仿佛处于森林之中。值得一提的是,这些都由业主自行负责和建造的。
沃邦社区是欧洲为数不多自行车数量超过汽车数量的小区。提倡“无车出行”的概念,交通组织上采用“过滤渗透性”的设计方法,即将社区内道路划分为主干道、内街以及步行小径(图2)。对每一级道路行车类型、车速都有明确规定。规定机动车在社区中心轴线行驶时,最高时速达30km,机动车若在其他区域行驶,车速应等于步行速度,以此来降低机动车对社区生活的干扰。“过滤渗透性”设计方法于2008年被列入英国政府生态城镇导则[3]。
社区还设计了“分离的停车位”(图3),通过财政和空间上的统筹,尽量减少停车位的建设需求,并在空间上做出高效配置,而这些停车位基本位于主干道附近,居民若开私家车出行,也需要将机动车停在公共停车区域,骑自行车或者步行回家。未避免给居民出行造成不便,社区建设了完善的公共交通系统。轨道交通的延伸、公交站点的增加,使更多的居民放弃了私家车而选择公交或自行车出行,大大减少了机动车的使用,缓解了由于城市扩张引发的机动车数量激增问题。再加上弗莱堡地区丰富的森林资源和森林碳汇便利性,社区更容易实现碳总量上的零排放。
图2|路网结构图(图片来源:《从沃邦案例辨析当代德国无车住区规划设计方法》)图3|无车区分布图(图片来源:《从沃邦案例辨析当代德国无车住区规划设计方法》) 此外,18年旧金山的波特雷罗(Waterfront)发电站改造方案,设计师的也是从低碳交通规划入手,目标将其改造成为以步行和高效交通为核心的低碳社区。该项目位于旧金山的海滨区,计划通过建造占地29英亩的可持续社区为该工业区注入新活力。
这一项目的设计目的是为了打造低碳社区,降低人们对于汽车的依赖,并在社区中加入步行街区。场地还将在海滨区、开放式空间和多用途步道之间创建人行道和自行车道,使活动场地和交通路线相互连接。为了确保自行车的安全停放,项目将在路径上安置整个自行车存放架。
项目通过多种方式促进居民采用公共交通出行。根据人流量灵活调整发车时间,高峰时段每15分钟就有班车发往附近的湾区快速公交站。合理运用智慧设施,项目规划在办公楼或住宅大厅等显眼位置放置有实时交通信息的数字屏幕,用来实时播报共享公交到达和离开时间,到公交站所需步行时间,附近公交路线以及共享单车、汽车和踏板车的可用数量。以此让居民更加便捷、简单的选择行程。
该项目的规划是在美国新冠疫情形势严峻,示威者和厌倦了自我隔离的居民促使城市公园的使用率激增的背景下,主要通过步道、共享单车和增加有效公交线路的方式代替私家车出行,从而达到可持续发展。也为后疫情时代城市的恢复及空间规划提供借鉴。
贝丁顿社区位于英国伦敦附近的萨顿镇,是世界上第一个完整的生态村[4](图4)。社区占地1.7公顷,82个居住单元由个人居住、共享空间(工作、活动场所)以及出租空间三部分组成。其低碳设计最大的特色在于对资源和能源循环机制的设计[5],社区所需能源主要来自太阳能、生物能源等可再生能源,基本可以实现自给自足。
图4|贝丁顿社区总平面图(图片来源:《贝丁顿零碳社区》) 中水处理中心是其核心设计。在这套系统下,雨水大多被回收,回收水也得到充分利用。雨水由收集器被运输到中水处理中心,再通过非化学藻类植物的分解处理,处理过的水不能直接应用,会进入蓄水池,居民用潜水泵把水从蓄水池中抽出,用于洗车、冲洗马桶或者灌溉植物。冲洗马桶的水又会通过生活污水处理系统,利用湿地进行过滤再利用。据统计,社区总用水相较以前降低50%,每年节约总水量1025t,通过层级处理分解过滤实现水资源的高效回收利用[6]。
与其相似的案例还有位于瑞典首都斯德哥尔摩市区东部的哈马比生态城(Hammarby),也具有合理水处理系统。其规划面积约1.8平方公里,在建设之前,这里是破旧老工业仓库用地,水源、土壤等都遭到严重破坏。2017年建设完毕,哈马比一改原貌,成为世界公认的城市可持续发展的典范(图5)。
图5|哈马比生态城河道景观(杨鑫,张琦 摄于2011年8月) 哈马比生态城的规划践行了可持续规划理念和“无碳城市”发展目标。因社区邻水的特点,着重对绿化系统和滨水地区进行建设,从功能上实现水资源的循环利用。哈马比拥有完善的水处理系统,社区的许多建筑物的屋顶都种植了植物,以储存雨水并减缓下游蒸发的速度。来自屋顶和花园的雨水将通过降水收集网络渗入地下,或进入运河和大海;人行道上的降水被引导到两个封闭的蓄水池中自然沉淀,然后进入运河和大海。
“太阳城社区”竣工于1980年,位于丹麦,是完全由居民自发组织建设的社区。其最大的特色是因地制宜,根据地区气候特点,充分利用太阳能和风能资源。
社区内的建筑物,包括住宅和公建屋顶,都配备了太阳能电池。聚热箱安装在公共房屋的地下以储存热量。据统计,该社区共安装了600平方米的太阳能电池板,按能源计算,该设计为社区提供了约30%的能源供应。在风能利用方面,居民们在2千米外的山坡上放置了许多20米高的风塔。 在风力作用下,风塔可以不断产生电能,满足社区的部分用电需求。它产生的风能约占社区总能源消耗的10%。
另一个典型案例是位于德国汉堡威廉斯堡中心区的BIQ建筑,它是IBA建筑展中最有趣和最疗愈的一栋建筑,展览后作为住宅建筑供当地居民居住使用。该建筑的绿藻水墙构成了独特的立面表皮,水墙是一个薄薄的水池,里面扬起的气泡在水中翻滚,形成了建筑律动的表面(图6、图7)。当绿藻生长达一定量后会被收集做为生质能,提供住户热水与暖气。水墙也有防风、防雨、遮荫的功能。BIQ建筑是世界第一栋拥有生物反应外墙的建筑,由奥雅纳(ARUP)、SSC及Splitterwerk共同设计[7]。
图6、图7|BIQ住宅建筑(杨鑫,张琦 摄于2019年8月)
如果说社区是人类活动的重要场所,社区中的建筑就是更小的活动单元。低碳建筑就像社区的浓缩体。上海世博会伦敦零碳馆就是一个典型案例,它的原型是上文提到的英国贝丁顿社区。零碳馆参考贝丁顿社区的技术体系和逻辑,并结合上海当地的气候特征,采取了20种新的技术措施,是中国第一个零碳建筑。
建筑中最吸引人的是屋顶上五颜六色的风帽系统,其通过风压、温压做驱动,不需要电源驱动[8],过程中也不会产生任何化学污染,从而达到零消耗和零污染(图8)。它可以自动输入新风,并将室内空气排出,保持室内温度恒定和湿度正常,使人感觉舒适自然又凉爽通透。建筑具有太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统,提供了生活用水、用电,有效的节约了能源。零碳馆的屋顶还种有可食用蔬菜,通过设计的滴灌系统对植被进行灌溉,由生物质锅炉的剩余物质作为肥料。可以减少事物运输过程中能量的消耗和二氧化碳的排放,实现低碳循环。同时植物的蒸腾作用会带走室内的部分热量,起到一定的降温作用。
除了硬件设施外,零碳馆还从低碳陶瓷、低碳啤酒、会发电的剩菜剩饭、回收宝藏等低碳生活习惯给参观者带来了全新的体验[9]。利用建筑本身为低碳生活的做了全方位的阐释。
图8|上海世博会伦敦零碳馆(杨鑫,张琦 摄于2010年10月)
在当今低碳时代的背景下,做好社区的低碳建设对实现我国“双碳”目标具有重要意义。低碳社区的设计应从多方面进行考虑,包括社区能源微网、路网结构、绿化格局以及新型开发模式等方面,尽可能减少社区的碳排放量。
我国从2014年初国家发改委发布《关于开展低碳社区试点工作的通知》,提出国家低碳试点省市要率先垂范,大力推动低碳社区试点工作开始,在低碳社区建设方面也做了诸多尝试,但仍有很大的发展空间[10]。现有低碳社区具体实践研究缺乏对试点社区低碳做法的细节介绍以及使用后评估。在做好低碳社区的规划设计后,社区运行是否真的低碳,效益如何,都需要深入进一步监测、评估,这也是实现“真低碳”的必由之路。
目前各国新冠疫情形势依旧严峻,社区封闭变成了不可预测的事,人们的活动场所缩小到了社区甚至更小的空间中。低碳社区的建设可以培养人们低碳生活理念和生活方式,帮助人们更健康、舒适的生活,进而提高社会治理水平,实现社会和谐发展。
参考文献:
[1]万婧,姜松.关于现代生态城市规划建设的思考——以澳大利亚哈利法克斯生态城为例[J].山东林业科技,2010,40(04):87-89.
[2]张睿,张玉坤.国外“合作居住”(Co-Housing)社区开发过程解析[J].天津大学学报(社会科学版),2011,13(04):327-333.
[3]尹利欣,张铭远.国外生态社区营造策略解析——以德国弗莱堡沃邦社区、丹麦太阳风社区为例[J].城市住宅,2020,27(05):24-26.
[4]刘烨.低碳理念下城市社区建设趋势研究——以英国贝丁顿社区的建设举例[J].西部经济管理论坛,2011,22(01):115-119.
[5]王淑佳,唐淑慧,孔伟.国外低碳社区建设经验及对中国的启示——以英国贝丁顿社区为例[J].河北北方学院学报(社会科学版),2014,30(03):57-63.
[6] ZEDfactory,朱晓琳.贝丁顿零碳社区[J].建筑技艺,2011(Z5):146-151.
[7] https://www.huanbao-world.com/a/zixun/2018/0819/35838.html
[8]丁建斌.中国零碳建筑的一次伟大实践——介绍2010年上海世博会伦敦案例零碳馆[J].住宅科技,2010,30(11):1-4.
[9]顾性泉,陈飞,刘雯婷.零碳馆——上海世博会伦敦案例馆考察报告[J].科学发展,2011(06):99-108.
[10]陈一欣,曾辉.我国低碳社区发展历史、特点与未来工作重点[J/OL].生态学杂志:1-6[2022-06-07].