建设领域低碳发展的主要框架问题探讨
发布人：EvenDesign发布时间 ：2011-05-25
城市建设中的低碳（Low Carbon）发展，意指在城市发展领域的各阶段通过设计及建造过程的环节控制，降低温室气体（二氧化碳为主）的排放，将城市化对生态系统的负面影响降到最低，使其创造福利而不是废物，从而达到社会和生态环境的和谐共存。
随着世界工业经济的发展、人口的增加、生产生活方式的无节制，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层受到破坏，世界面临前所未有的气候危机。这种高碳经济已经严重危害到人类的生存环境和健康安全，即使人类曾经引以为豪的高速增长GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣。人们呼唤以低碳为主要发展特征的绿色发展模式。
近年来的全球低碳实践，已经有若干即使不完全成功，但却是宝贵经验的案例，如阿联酋阿布扎比马斯达尔（MASDAR）零碳城（图1）、德国特里尔应用科技大学环境分校零排放校园及中国天津中新生态城等。尽管这些项目大小不一，绿色尝试的程度不同，完成的情况也不尽相同，但它们在低碳领域的尝试是非常宝贵的；其中马斯达尔城的零碳建设尤为引人注目。
马斯达尔城是世界上首个规划为零碳、零废物的城市，规划面积600万平方米，人口约10万人，计划于2015年建成。城市将完全摈弃化石燃料， 由太阳能电池板提供电力供应；聚光太阳能提供制冷能源；太阳能海水淡化工厂将成为水源；厨房用水以及经城市污水处理厂处理过的废水将用于灌溉；燃油汽车被弃用，交通工具全部为电动车或者自行车……马斯达尔将成可持续发展的经典范例，同时也是世界自然基金会可持续发展计划“一个地球生活”项目的一部分，展示“生活是公平地共享地球资源”。
图1. 阿联酋马斯达尔城规划蓝图
马斯达尔城可能是“迪拜神话”的另一个环保版本，投资之高也是世界其它城市或地区无法承受的。但它提示我们一个事实：抛开投资不谈，一个城市不采用化石能源或是大幅度减少对化石能源的依赖是有可能的。
城市是一个有机体，或者说地球是一个有机体。我们在低碳方面的尝试也是一个相互关联、国家及地区互动的环保游戏。单纯谈绿色建筑是单薄的，真正的低碳探索需要从区域及规划的层面上深入才真正能够切中要害，一剑封喉。在近年来的环境咨询及低碳探索实践中，深切的感到三个方面的问题需要和大家探讨：
1、 低碳发展不是新概念，它只是对近年来纯工业化的粗糙设计方式和建造方式的调整和转变。建筑顺应材料和技术的发展，与当代技术及材料融合是设计发展的根本，技术本身是推动力，但绝不是精髓和灵魂。在近年来的一些建设实践中，人们过多的谈论建筑技术，把绿色建筑符号化，人们愿意看到低碳建筑是有太阳能板或遮阳百页的，尽管这栋建筑也许太阳能板提供的能源是可以忽略不计、仅成为所谓的“亮点”，遮阳百页设置在了最不需要的地方。因地制宜的优良传统被忘记了，世界变得大同。我们甚至不知道我们的故宫就是一座低碳建筑，出挑的大屋檐和面南背北的布局很好地完成了与自然的互动，在那个时代的技术条件下取得比较舒适的室内效果。非洲的白蚁山（图2）在酷热或寒冷的环境中能始终保持恒温，聪明的白蚁还能通过建造烟道来调节蚁穴的湿度。这些古来的例子说明，在探索建筑低碳发展的过程中，转变工业时代的粗放设计及建造方式，尊重传统与自然，并继承和发扬，是至关重要的真正“亮点”。
图2白蚁山剖面展示了蚁穴的精妙结构
2、低碳发展是全局概念。如上所述，城市及区域不管规模怎样，总是一个更大有机体的一部分。除了自身的平衡，还要考虑区域的总体平衡。这就说明在建设领域追求低碳发展，着眼大局，不能过分关注个体而忽略了整体进行低碳尝试的更大潜在空间。
从规划的层面开始进行探索，并以低碳建设角度切入，可细分为与环境互动的空间规划和可持续发展的基础设施规划两大主要部分。城市的空间规划大家比较熟悉，在这里面需要着重注意城市的有利微环境的营造，其中需要着重注意：1）建筑的布局和城市盛行风向的关系；2）建筑的相互遮挡与主要的开放空间，鼓励夏季遮挡和冬季温暖阳光的渗透；除此之外，区域的战略发展及产业规划在区域空间规划中也举足轻重。这些基本是体现在有形空间中的要素，还有一部分与低碳经济更为紧密的是建设后不可见的部分-城市基础设施部分。
可持续的城市基础设施建设，是低碳发展的关键。它可以系统的考虑城市的能源系统、水系统及废物处理系统，在区域范围内及不同区域间进行各种物质流管理（Material Flow Management），整体优化地区系统并为实现循环经济提供充分准备。图3示意了能源系统的物质流管理的基本思路和框架。
图3：英国Stansted机场-世界上第一个零碳机场的能源循环利用示意图（资料提供：英国WSP集团）
纵观世界范围内的城市发展，把可持续的基础设施建设作为城市发展重点并先行的尝试少之又少。这一方面源于理念的局限，同时也是因为这是一个错综复杂的系统工程，必须在城市发展前期即做规划和设施，否则在完成一级土地开发甚至更早阶段后，就已经没有机会重新进行大规模和大尺度的系统整合，从而丧失了创造一个真正有机、低碳和环境友好城市的机会。
可持续城市基础设计涵盖的专业领域包括能源系统规划、可持续水资源管理及废弃物管理利用三大主要系统。这三者既相互关联，又各成体系。以能源系统为例，在世界上大部分地区，经济的发展很大程度上依赖一次性资源（化石能源），忽视了对当地现存潜在资源，如太阳能、风能、生物质能等可再生能源的研究合利用。能源系统的基本低碳发展模型为：基于区域的发展目标、规模、项目特点预测区域的能源供应最小需求；注重区域能源的自给自足与原材料的高效利用，挖掘区域最大可再生能源潜力。明确区域可再生能源的最大供给量；在能源需求与可再生能源供给量之间进行对比，并寻找最为合理的化石能源补充方案。与此同时，能源系统还需要注意区域间的能量互补及未来管理模式（图4）。
图4：闸北苏河湾地区城市设计低碳策略-能源管理（规划：RTKL，交通：WSP）
3、 建筑的本地化、有针对性的设计是实现低碳发展的根本途径。除去以上涉及的区域本地资源利用外，建筑本身更加需要强调建筑的本土特色和与自身功能相适应的特色发展。建筑是具有地域性的，除去传统、文化的部分，当地气候和建筑周边环境是主要的影响因素。在进行建筑低碳探索时，基于建筑周边特定的微环境，寻找与自然及功能最完美互动的方式去解决传统能源、新能源、建筑风格和功能的的和谐发展。杜绝万能型设计产品的泛滥。
沈阳华润中心项目节能咨询（图5）是以降低未来运行成本为目的有益尝试。除了评估建筑中央空调系统、通风系统、供热系统、配电系统、照明系统、给排水系统、楼宇控制设备系统并提出相应改进建议外，与建筑本地环境互动的主要部分包括建筑的太阳能利用及自然通风。其中太阳能的利用既包括建筑外围护结构的遮阳也包括建筑的的太阳能渗透及利用。建筑的遮挡模拟分析（图6）可以准确模拟建筑整体，尤其是万象城商业部分的椭圆形玻璃屋顶及四季花厅在周围高层办公楼、酒店及高层公寓的环境中不同季节的阳光直射情况，从而可以针对项目实际情况准确确认需要遮阳的位置，需要充分暴露于阳光的区域，既节省了不必要的投资，也能最大化利用太阳能。
科学、严谨的研究替代适用性的经验，在强调建筑的创造性外给予一定理性在思考，尤其是充分考虑到建筑的位置、周围环境、最可用资源、最匮乏的资源，因地制宜的设计和建造，是非常宝贵的低碳发展方法。
在建筑本地化过程中，除了建筑与本地气候、本地资源、本地环境的互动外，还需要注意地方建筑材料的选择、本地植物的应用，这些措施都能够很好地减少当地资源的消耗，从而对绿色发展提供帮助。
图5：沈阳华润中心外观
图6：建筑阴影遮挡分析
以上所述三个部分仅是框架式的探讨，每一部分的内容又可以无限延展。在实际工作中发现，低碳探索是跨学科的多元整合，需要从区域总体上进行资源调配、控制，执行细节以严谨、科学的专业态度做保证，整个产业链条联动，相关各方不断深入实践，才能在不远的未来看到真正的绿色、低碳的城市。