零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計關(guān)鍵問題研究*

黃獻(xiàn)明 李濤 楊絲路 付俊偉 王寧 HUANG Xianming LI Tao YANG Silu FU Junwei WANG Ning

住區(qū)既是人們生活起居的基本單元，又是踐行綠色低碳生活方式的主戰(zhàn)場，故需在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、管理、運營等方面全方位、系統(tǒng)性融入零碳理念。梳理國內(nèi)外零碳住區(qū)相關(guān)研究，總結(jié)零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計所涉及的碳排放核算范圍、指標(biāo)體系、策略構(gòu)成、重點技術(shù)成本效益分析等關(guān)鍵問題，提出零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計需更新節(jié)能設(shè)計觀念、提高柔性用能表現(xiàn)、促進(jìn)生活方式轉(zhuǎn)變等核心建議。

零碳住區(qū)；規(guī)劃設(shè)計；碳排放

0 引言

為應(yīng)對全球氣候變化，我國提出力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式與空間格局隨之發(fā)生深刻變化。住區(qū)既是人們生活起居的基本單元，又是踐行綠色低碳生活方式的主戰(zhàn)場，因此，未來住區(qū)應(yīng)在滿足居住者健康、舒適生活的基礎(chǔ)上，承擔(dān)完善低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加強碳排放監(jiān)測、合理確定碳排放閾值、創(chuàng)新碳排放激勵機制、開展碳排放交易等新責(zé)任。基于此，住區(qū)應(yīng)從科學(xué)減碳的視角重新審視規(guī)劃布局、設(shè)計選型、生態(tài)環(huán)境、能源資源、數(shù)字化管理等內(nèi)容，向“電氣化、柔性化、產(chǎn)能化”全面轉(zhuǎn)型，構(gòu)建減排增匯、自然共生的居住環(huán)境。

零碳住區(qū)一般指碳排放與碳吸收可實現(xiàn)自我平衡的集中居住空間。該目標(biāo)的實現(xiàn)不僅需要在住區(qū)規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、運維等階段全面融入零碳理念，更需在設(shè)計初期依托建筑、交通、景觀和基礎(chǔ)設(shè)施等與碳排放相關(guān)的關(guān)鍵性技術(shù)，精準(zhǔn)化核算住區(qū)碳排放清單，確定住區(qū)零碳目標(biāo)與實踐路徑，合理運用信息化技術(shù)輔助實現(xiàn)節(jié)能、減排、固碳、碳匯等零碳技術(shù)措施在建設(shè)階段的高效融入。

本文梳理國內(nèi)外零碳住區(qū)相關(guān)研究、已推出的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和評價體系，總結(jié)零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計所涉及的碳排放核算范圍、指標(biāo)體系、策略構(gòu)成、重點技術(shù)成本效益分析等關(guān)鍵問題，提出零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計建議。

1 既有國內(nèi)外研究綜述

當(dāng)前，零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計策略研究主要包括碳排放特征、空間類影響因素、碳排放相關(guān)性等方面。

1.1 碳排放特征

2014年，朱雪梅等[1]發(fā)現(xiàn)廣州住區(qū)樣本中建筑、交通碳排放分別占比60%，20%，證明住區(qū)碳排放與住房面積、住區(qū)類型、區(qū)位及收入顯著相關(guān)。2015年，杜運偉等[2]通過研究江蘇樣本得出建筑、交通、固廢的碳排放之比約為3：1：1，套型面積、家庭收入、家庭規(guī)模、出行方式、購物與就餐頻率、夏季空調(diào)溫度等均為住區(qū)碳排放的關(guān)鍵影響因素。2017年，李治等[3]通過分析西安市家庭碳排放特征，得出住區(qū)建筑與交通的碳排放比例為4：1的結(jié)論。2023年，李小雨[4]對北京樣本的研究發(fā)現(xiàn)，住區(qū)家庭生活碳排放與私家車出行碳排放的比例約為7：3。

2010年，RAMESH等[5]研究顯示建筑建造階段碳排放占比約為10%～20%，運行階段占比達(dá)80%～90%。2013年，夏雨[6]總結(jié)了城市住區(qū)全壽命期碳足跡構(gòu)成情況（見表1）。2014年，王上[7]研究顯示運行階段碳排放占比達(dá)89.8%，通過回收可實現(xiàn)的碳排放抵減達(dá)16%。

表1 城市住區(qū)全壽命期碳足跡構(gòu)成

1.2 空間類影響因素研究

2005年，HOLDEN等[8]研究指出住宅建筑能耗與住區(qū)密度的相關(guān)性存在“拐點”，在拐點前二者呈負(fù)相關(guān)性，越過拐點后則呈正相關(guān)性。2010年，龍惟定等[9]研究指出建筑碳排放可歸結(jié)為人的行為排放。2017年，顏文濤等[10]總結(jié)空間規(guī)劃策略與住區(qū)減碳目標(biāo)的相關(guān)性（見表2）。

表2 居住區(qū)規(guī)劃要素與住區(qū)碳排放的相關(guān)性

1.3 碳排放相關(guān)性

1）住區(qū)碳排放源主要來自建筑、交通、市政基礎(chǔ)設(shè)施3個方面，占比分別為60%，20%，20%。

2）住宅建筑全壽命周期碳排放中，運行階段碳排放占比超80%，其次為建造階段。

3）節(jié)能率與低碳排放非正相關(guān)。

4）住宅建筑碳排放與住區(qū)密度、容積率的相關(guān)性存在“拐點”。

5）住區(qū)公共服務(wù)設(shè)施可達(dá)性與交通碳排放的相關(guān)性因不同研究結(jié)論各異。

6）混合開發(fā)模式、住區(qū)綠地自然碳匯對于降低住區(qū)碳排放貢獻(xiàn)度不高。

7）套型面積與家庭常住人口數(shù)量對住宅碳排放的影響顯著高于其他因子。

8）家庭組織結(jié)構(gòu)等社會因素是影響住區(qū)碳排放的深層原因。

2 零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計核心問題

2.1 零碳住區(qū)碳核算范圍與邊界

“零碳”與“綠色”目標(biāo)的最大不同是其核算要求清晰與穩(wěn)定，隨著GB/T 51366-2019《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》的發(fā)布，其核算方法進(jìn)一步明確。零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)著重考慮如何降低住區(qū)在運行階段的碳排放，兼顧建材等碳排放問題。基于此，其碳核算包括如下碳排放要素源和碳匯。

1）建筑碳排放 指住區(qū)住宅與公共服務(wù)設(shè)施的采暖、空調(diào)、新風(fēng)等設(shè)備運行碳排放。

2）交通碳排放 包括住區(qū)居民家庭用車、公共服務(wù)車輛等產(chǎn)生的碳排放。

3）市政碳排放 包括住區(qū)道路照明、市政給排水系統(tǒng)及垃圾處理等產(chǎn)生的碳排放。

4）可再生能源碳抵消 指住區(qū)內(nèi)自產(chǎn)及外購綠色電力所產(chǎn)生的二氧化碳減排量。

5）植物碳匯 指住區(qū)綠地形成的自然碳吸收。

6）低碳行為減排量 指住區(qū)居民綠色低碳行為與自主購買國家核證自愿減排量等產(chǎn)生的碳減排量。

2.2 零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計關(guān)鍵策略

規(guī)劃設(shè)計與純技術(shù)策略視角存在一定差異，規(guī)劃設(shè)計除確保在空間層面直接應(yīng)用與碳減排直接相關(guān)的技術(shù)外，還包括引導(dǎo)居民或使用者采用可降低工作、生活碳排放的行為與活動。

2021年，奧雅納ARUP提出“完整社區(qū)、以人為本的交通、互聯(lián)互通、包容共享、清潔建造、綠色建筑與能源、循環(huán)資源、綠色和基于自然的解決方案、可持續(xù)生活方式、綠色經(jīng)濟(jì)”零碳住區(qū)規(guī)劃策略體系[11]（見圖1）。

1 ARUP提出的零碳住區(qū)規(guī)劃策略體系（圖片來源：《綠色繁榮社區(qū)，以15分鐘城市為特征的邁向凈零排放之路》）

2019年，聯(lián)合國人居署等[12]以中國長三角地區(qū)為例，基于氣候、社會、經(jīng)濟(jì)背景，提出村鎮(zhèn)凈零碳發(fā)展的10個規(guī)劃原則，包括氣候數(shù)據(jù)與溫室氣體清單、良好連接的復(fù)合節(jié)點、供暖空調(diào)、溫室氣體排放、可再生能源、水循環(huán)系統(tǒng)、固體廢棄物、全資源要素循環(huán)、就業(yè)與休閑、生態(tài)意識。

零碳住區(qū)規(guī)劃策略除緊扣主被動式節(jié)能、建筑電氣化、新能源利用、裝配式建造、高品質(zhì)碳匯等碳減排直接技術(shù)應(yīng)用外，還應(yīng)基于住區(qū)宜人環(huán)境的營造，從公共配套、街道空間、交通體系、智慧社區(qū)等方面對住區(qū)規(guī)劃建設(shè)提出全面指引。依據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）等主導(dǎo)溫室氣體核算體系要求，圍繞溫室氣體排放活動特征，本研究認(rèn)為零碳住區(qū)應(yīng)采取降耗、替代、平衡、推動4類關(guān)鍵減排技術(shù)策略（見圖2）。提高住區(qū)整體減碳目標(biāo)可采用以下減排措施。

2 零碳住區(qū)規(guī)劃設(shè)計與技術(shù)策略（圖片來源：作者自繪）

1）普及高節(jié)能表現(xiàn)建筑 旨在降低建筑直接與間接碳排放。如冬季寒冷氣候區(qū)可采用高性能外窗、斷熱橋技術(shù)、氣密性技術(shù)等超低能耗建筑措施；其他類型氣候區(qū)可結(jié)合遮陽、自然通風(fēng)等被動式設(shè)計目標(biāo)，采用氣候適應(yīng)型節(jié)能技術(shù)策略。

2）應(yīng)用彈性、循環(huán)、耐久的節(jié)材技術(shù) 旨在降低建筑隱含碳排放，包括采用彈性空間布局、裝配式主體結(jié)構(gòu)、裝配式內(nèi)裝與低碳新建材等技術(shù)策略。

3）住區(qū)全面電氣化與可再生能源利用 旨在減少居住行為對煤、燃?xì)獾葌鹘y(tǒng)化石能源的依賴，提高可再生能源替代率，包括全電廚房、光伏一體化、智能充電樁、地源熱泵與中深層地?zé)崂谩⑽⒃迮c生物燃料等生物質(zhì)能源利用等技術(shù)策略。

3 結(jié)語

1）高節(jié)能表現(xiàn)建筑技術(shù)仍是零碳的基礎(chǔ) 建筑節(jié)能對住區(qū)碳排放強度具有直接影響，在市政能源系統(tǒng)實現(xiàn)全面低碳轉(zhuǎn)型前，高節(jié)能表現(xiàn)建筑技術(shù)仍是零碳住區(qū)目標(biāo)能否順利實現(xiàn)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，建筑節(jié)能減碳貢獻(xiàn)計算存在一定瓶頸，尤其在光伏等可再生能源價格持續(xù)下降背景下，光伏產(chǎn)能與建筑節(jié)能之間的平衡點需根據(jù)具體項目進(jìn)行選擇（見圖3）。

3 節(jié)能成本與風(fēng)光電價的關(guān)系（圖片來源：作者自繪）

2）提高柔性用能表現(xiàn)是實現(xiàn)零碳目標(biāo)的關(guān)鍵 基于光伏發(fā)電、多元儲能與智慧能源系統(tǒng)的住區(qū)新能源體系，依靠與市政電力系統(tǒng)的高效互動，推高項目可再生能源貢獻(xiàn)率，成為決定住區(qū)零碳目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵因素。因此，光伏一體化、智慧充電樁、全面電氣化等將成為零碳住區(qū)與普通住區(qū)的最大區(qū)別。

3）低碳生活方式轉(zhuǎn)變是零碳住區(qū)的內(nèi)涵 便利的生活配套、步行友好的交通體系、高效碳匯景觀、生活垃圾分類回收、社區(qū)農(nóng)園、本地菜場、智慧社區(qū)與智慧家居系統(tǒng)、綠色技術(shù)教育、低碳生活方式引導(dǎo)、碳金融等是零碳住區(qū)應(yīng)向人們展示的圖景（見圖4）。

4 零碳住區(qū)圖景（圖片來源：https：//www.prc-magazine.com/government-initiatives-signal-greening-ofhong-kong/cic-zero-carbon-building/）