城市片區尺度碳中和設計實踐
——以金華中央創新區金創綠谷項目為例

宋風暖 楊絲路 李菲 SONG Fengnuan YANG Silu LI Fei

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

碳中和；城市片區；智慧能源；低碳利用

0 引言

自我國提出雙碳承諾以來，建筑領域碳中和進入加速推進階段。在金華中央創新區金創綠谷項目中，雙碳設計團隊積極響應國家雙碳戰略要求，充分利用我國在光伏、風電、儲能電池等方面的先發優勢，通過提高建筑能效、利用可再生能源和智慧能源管理，將世界領先的零碳綜合能源系統技術與金華本地資源優勢相結合，實現零碳供能及用能目標，探索城區尺度碳中和規劃設計路徑。

1 項目背景

1.1 基本條件

金華中央創新區金創綠谷項目位于金華市婺城區，共9個地塊，總規劃面積約80萬m2，一期開發東北角3個地塊，規劃面積約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 資源稟賦與產業機遇

金華屬亞熱帶濕潤季風氣候，光、熱、水條件優越。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，配合雨水收集系統實現建筑能源可持續設計。

2021年，金華市政府和國網浙江電力公司簽署戰略合作框架協議，提出建筑領域將提升節能管理，加快推廣應用綠色建材，推進建筑工業化和住宅產業化，大力推廣裝配式建筑和裝配式技術應用，減少建筑能耗。推廣綠色節能建筑，優化建筑用能結構，積極推動可再生能源與建筑一體化應用和既有建筑低碳化改造，健全建筑能耗監測體系，完善建筑節能改造機制，推動建筑物的綠色低碳和近零碳運行。

基于金華中央創新區金創綠谷項目尺度規模較大，區內功能綜合性強，建筑用能特征與時段差異多樣等特征，項目組提出“被動設計優先、主動節能優化、可再生能源替代”零碳設計原則，通過超低能耗建筑、清潔交通、碳匯景觀、新能市政、綠色產業與低碳生活六大系統21項策略組成零碳技術體系，打造“浙中花園城市”碳中和建設新范式。

2 共創綠谷——宏觀尺度雙碳策略

項目以超低能耗建筑標準為核心，全年建筑運行碳排放顯著降低（見圖2）。通過街區化的便捷公交網絡與新能源交通，構建低碳交通系統，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，兼顧資源節約與生產便利雙重目標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建設，利用和消納用電低谷期的盈余風光電資源，在幫助提高市政電網穩定性的同時，提升項目可再生能源利用率（見圖3）。

2 標準能耗建筑與超低能耗建筑對比（圖片來源：作者自繪）

3 智慧能源網絡構建城市柔性運營系統（圖片來源：作者自繪）

通過集、滲、蓄等景觀一體化海綿城市設施建設，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設施。

貫穿整個項目的連橋系統將建筑、交通、市政景觀等不同層面的零碳技術與設計串聯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準、美國LEED標準及健康建筑WELL標準等國內外綠色建筑標準要求基礎上，通過場地、環境、窗墻比優化、供暖空調系統、新風熱回收系統、個性化送風系統等節能策略，提高建筑能效與室內健康水平。

采用清華獨創的群智能技術，通過在冷熱源輸配系統、空調末端照明系統等不同用能部位，安裝新一代智慧化傳感器，形成自適應、自調節的群智能網絡，實現建筑運行節能降耗20%的目標。

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

4 建筑一體化光伏系統（圖片來源：作者自繪）

4 目標效果

4.1 減碳目標

通過集成化策略，項目力求實現零碳目標。其中，“被動優先、主動優化”建筑超級節能措施使市政能源整體消耗降低29%，相當于每年減排約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，實現減排約1473tCO2；通過屋頂光伏發電、BIPV等技術運用，實現現場光伏發電有效替代市政電網非清潔用電，相當于每年減排1296tCO2；通過智慧能源+儲能系統，增加項目對棄風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63%的減碳目標；打造綠色城市空間，塑造立體化、滲透式綠地系統，實現年碳匯量121t。

綜上，綠色節能設計、裝配式應用、可再生能源利用、智慧能源系統、碳匯景觀“五管齊下”實現全區碳中和，為金華市乃至浙江省提供充滿創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 碳中和實現路徑（圖片來源：作者自繪）

4.2 社會和經濟影響

在城區尺度上，碳中和技術既實現了節能減碳，又承擔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量，減少環境污染，降低呼吸系統疾病；吸碳景觀裝置、智慧市政、連橋系統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促使居民關注可持續生活方式（見圖6）。

6 滲入生活區域的雙碳策略集成（圖片來源：作者自繪）

零碳城區建設的經濟影響不容忽視，綠色低碳技術應用帶來建設與維護成本的增加，據測算，光伏與智慧能源技術的運用將帶來約835元/m2的增量成本；靜態投資回收期約8.5年。國際勞工組織與國際可再生能源署聯合發布的報告顯示，2022年全球可再生能源領域就業人數達1370萬，較2021年增加了100萬。中國可再生能源領域的就業人數占全球總數的41%。

在零碳片區內推廣可持續建筑和生態城市規劃有助于提高房地產價值。根據RCA/MSCI最新數據顯示，在倫敦、巴黎、悉尼等城市，優質資產的綠色溢價與破舊建筑的租金折扣差距已擴大至25%～35%。

5 挑戰與展望

在實踐過程中，雙碳技術在城市片區范圍的推廣與實施面臨以下挑戰。

1）技術、標準接受度不足 雙碳技術的推廣與實施需依靠先進技術、設備及更高的建造標準，這將帶來成本增量及更高知識技能要求。當前，雙碳技術體系性與成熟度尚不完善，如太陽能光伏技術與材料成本已趨于合理，但儲能技術效率與成本尚未達到合理平衡，往往使業主放棄采用儲能產品，從而使柔性用能無法實現，導致清潔能源的浪費。現今，強制性標準與鼓勵性政策存在地區性差異，市場對新技術、新標準的接受度缺乏動力。

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

3）利益協調平衡困難 城市片區尺度下，雙碳技術應用涉及政府、開發商、不同業主、物業管理人員及市民等利益需求，參與者和決策者的復雜性增加了雙碳技術落地與執行的難度。

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

6 結語

在城市片區尺度下實行雙碳頂層設計與集成策略，充分利用行政、規劃手段和基礎設施建設，協調統籌場地、規劃和建筑，為跨部門協同并實現效益最大化提供了可能。以金華中央創新區金創綠谷項目為例，闡述其可再生能源利用、智慧能源管理柔性用能系統、建筑能效提升等方面的應用，實現區域雙碳目標。項目兼具互動性與展示效益，從用能端入手系統性解決問題，推動了城區低碳化、零碳化發展，成為“浙中花園城市碳中和金華樣板”。