設計背景

“我們應該認識到，我們現(xiàn)在面臨的是人類歷史上最大的挑戰(zhàn)，除非我們采取果斷行動，否則我們的未來將是不可預測的?！敝锢韺W家霍金曾在2016年這樣說道?；艚鹚f的“人類歷史上最大的挑戰(zhàn)”其中就包括氣候變化問題。而導致氣候變化的關鍵因素就是碳排放。

碳排放是人類活動中最主要的溫室氣體排放源之一，其中能源消耗占比超過70%。碳排放已經(jīng)成為導致全球氣候變化的罪魁禍首，極端天氣事件頻繁發(fā)生，如龍卷風、洪水、森林火災等自然災害。此外，全球平均海平面也在隨著溫度上升而上升，這將導致沿海城市和島嶼面臨著被淹沒的風險。根據(jù)預測，如果不采取有效措施減少碳排放，到本世紀末，全球地表溫度可能會比工業(yè)化前高出3℃以上，這將給人類社會造成嚴重影響。

▲ 工業(yè)碳排放

▲ 森林火災

▲ 海平面上升

近年來，綠色低碳已經(jīng)成為新型城鎮(zhèn)化的重要議題。在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，總書記向全世界宣布，中國在2060年前將努力實現(xiàn)碳中和，此次碳中和的承諾標志著中國向綠色低碳邁出了革命性的一大步。中國實現(xiàn)碳中和并非易事，在未來的40年窗口期既有重大機會也有巨大壓力，需要盡快進行系統(tǒng)性干預來避免碳鎖定效應。

中國、美國、歐盟、印度是碳排放的主要國家，碳排放對全世界占比超過一半。中國碳排放總量占世界總量的27%，總量高于美國，中國的人均碳排放水平雖低于美國，但與歐盟的水平相當。中國碳排放在2000年以后有一個快速增長階段，2013年碳排放總量進入平穩(wěn)期；單位GDP的碳排強度保持下降，2021年上半年已經(jīng)提前實現(xiàn)了國家自主貢獻承諾的碳排放強度下降目標。

城市是碳排放最主要的終端用戶。能源、工業(yè)、交通、建筑和農(nóng)業(yè)是中國碳排放的主要領域，其中工業(yè)、建筑和農(nóng)業(yè)在近幾年的碳排放占比有所下降，而能源始終占比較大。而這五個領域所提供的產(chǎn)品和服務大多供城市使用，從碳排放的最終用戶看，80%左右集中在城市，城市是國家碳排放總量最主要貢獻者。城市交通、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活，無時無刻不在產(chǎn)生著碳排放。探索減碳、零碳的城市空間發(fā)展模式刻不容緩，也是城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

區(qū)位選擇與場地問題

從宏觀區(qū)域視角切入，對我國東南部地區(qū)城市的碳排放量進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)高碳排放的區(qū)域主要集中在京津冀和長三角地區(qū)，其中長三角地區(qū)的碳排放量最高，碳排放問題最為凸顯。考慮到設計選址的典型性，本設計項目地址位于長三角的副中心城市——杭州。

接下來，便是對場地及周邊區(qū)域的碳排放情況進行詳細分析，為減碳、零碳設計方案提供思路。根據(jù)碳排放的主要來源確定分析內(nèi)容，包括城市功能、交通流量、居民生活三個方面。

城市功能方面，居住、辦公、商業(yè)、餐飲等城市功能均是碳排放的重要來源地，了解周邊功能布局有助于把握碳排放的來源及其空間位置，為零碳空間設計提供依據(jù)。通過POI數(shù)據(jù)的核密度分析可知周邊以居住功能為主，教育、商業(yè)、辦公、餐飲均主要分布在場地南側，旅游景點主要位于場地北側。場地南側相對來說具有更高的減碳需求。

交通流量方面，根據(jù)場地周邊的交通流量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，場地北側與西側主要道路車流量較大，需要注重主干道沿線的碳匯空間設計。此外，場地東側與南側分別有一處地鐵站出入口，人流量較大，需要考慮場地與人流的銜接關系。

居民生活方面，首先從微觀視角對居民個體一天的行為活動的碳排放進行動態(tài)分析，對附近居民進行詳細的調研，梳理出一天主要的行為活動。并根據(jù)相關資料對碳排放數(shù)據(jù)進行測算和估計，得到居民一天的碳排放量。

其次，僅僅知道居民個體的碳排放還不夠，還需要知道這些碳排放具體的空間分布位置。因此，對場地周邊約1.5Km范圍內(nèi)的居住區(qū)、工業(yè)區(qū)、辦公區(qū)和商業(yè)區(qū)的碳排放量以及公園的碳匯量進行計算，得到場地周邊碳排放量與場地的空間關系?？梢园l(fā)現(xiàn)，場地南部區(qū)域碳排放量較高，具有較大的減碳壓力。如何有效吸收周邊的碳排放實現(xiàn)區(qū)域零碳目標，并在空間上與周邊有效銜接是本設計需要解決的關鍵問題。

自然清潔能源的利用是零碳設計必不可少的環(huán)節(jié)，因此還需對風環(huán)境和日照條件進行分析。杭州春夏均為東南和西南風風頻和風速較大，秋冬為東北風和北風風頻風速較大，以此為潛在風能資源利用提供依。由于杭州位于北回歸線以北，所以全年陽光均在場地南側。通過日照分析可知，西南方向為最佳朝向，朝向該方向可獲得最大的日照輻射，以此為潛在太陽能資源利用提供依據(jù)。

根據(jù)現(xiàn)狀分析，可以發(fā)現(xiàn)以下關鍵問題：

第一，場地功能如何布局在適應片區(qū)發(fā)展需求的同時實現(xiàn)減碳目標；

第二，交通碳排放的比重較大，如何優(yōu)化城市交通系統(tǒng)是減碳的關鍵；

第三，場地北側為碳匯區(qū)，而南側為高碳排放區(qū)。場地如何將北側碳匯功能向南延續(xù)？

第四，如何充分利用風能與太陽能資源，以盡可能減少非清潔能源的利用。

基于碳排放過量帶來的氣候變化、生態(tài)安全挑戰(zhàn)，提出本次設計的愿景，即智慧型、零碳化、未來式社區(qū)。主要針對四類關鍵要素：空間、交通、建筑和能源進行設計。

空間設計：通過緊湊復合的空間形態(tài)減少非必要的碳排放活動。營造緊湊的空間形態(tài)，增強社區(qū)內(nèi)部建筑間的聯(lián)系。注重垂直和水平方向的功能混合，降低社區(qū)居民出行需求，在有限的空間范圍內(nèi)最大化滿足日常生活需求。構建公共空間系統(tǒng)，發(fā)揮綠色空間的碳匯功能。避免建筑過高帶來的高能耗問題，采用比較經(jīng)濟的建筑高度，在低能耗與經(jīng)濟性中取得平衡。

交通出行：構建慢行交通系統(tǒng)，鼓勵居民優(yōu)先采用步行、非機動車等節(jié)能環(huán)保的方式出行。園區(qū)內(nèi)設置園區(qū)巴士，并與外部的地鐵站無縫銜接，以滿足園區(qū)外進入園區(qū)內(nèi)的交通需求，減少私家車等非機動車進入。增設實時街道檢測裝置，并對車輛進行有序引導，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部微循環(huán)。布局新能源汽車充電樁和換電站，實現(xiàn)100%的車輛均為新能源車輛。增強建筑之間的空中聯(lián)系，使得不同功能之間便捷可達。

綠色建筑：設計低能耗的綠色建筑。通過屋頂綠化增加碳匯面積，并且能夠有效滲透雨水，實現(xiàn)雨水的收集與循環(huán)利用。按照最大化獲取太陽能和風能為原則，考慮最佳光照方向和主導風向布局建筑朝向，保障社區(qū)優(yōu)良的自然環(huán)境條件的同時能夠有效收集太陽能和風能并加以利用。建筑采用裝配式、模塊化的建設方式及環(huán)保、隔熱的材料，實現(xiàn)節(jié)能低耗目標。

能源利用：主要打造水循環(huán)和能源循環(huán)兩大系統(tǒng)。水循環(huán)系統(tǒng)能夠充分進行雨水的滲透、滯留和存儲，并進入城市水文系統(tǒng)和雨洪管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。能源循環(huán)主要是太陽能、風能以及廢物處理產(chǎn)生的能源再利用，對清潔能源進行最大化利用同時減少廢物排放。

總體設計方案充分考慮了自然環(huán)境、與周邊環(huán)境要素銜接兩個方面。首先根據(jù)主導風向和地鐵站的位置形成場地內(nèi)總體風廊的走向。然后將南北側的綠色空間鏈接，鏈接通道在場地內(nèi)形成綠色線型空間。由于場地南北狹長，為了保證東西兩次的區(qū)域銜接，增加東西向道路將場地分割為多個組團。為了增強場地南北的便捷聯(lián)系，增設空中連廊將，南北空間串聯(lián)、整合，成為緊密聯(lián)系的有機整體，進而形成最終方案。

對于設計方案的分析，可以分為以下三個方面進行解讀：

第一，立體。場地內(nèi)形成了地下、地面、空中三個層面的立體交通網(wǎng)絡。未來智慧、高效的社區(qū)一定是立體的，地面有限的空間使得交通擁堵、出行效率下降。立體的交通設計極大拓展了交通可利用的空間范圍，能夠有效分流不同類型的交通需求。各類交通方式擁有獨立路權，能夠有效提升各類交通方式的運行效率?？罩泻偷孛嬉月薪煌橹鳎瑺I造綠色、安全、舒適的步行環(huán)境，通過空間品質提升增強步行出行的吸引力，讓居民愛上綠色出行。地下則以機動車交通為主，可以通過建筑電梯直接進入地下交通通道，方便快捷。

第二，循環(huán)。場地內(nèi)實現(xiàn)了雨水、污水、垃圾處理三大循環(huán)系統(tǒng)。南北向的水系收放自如，在北部區(qū)域形成了開敞水面，并在中南部形成了三個小型的匯水區(qū)，這些區(qū)域是雨水收集的重要區(qū)域。污水處理和垃圾處理和雨水管網(wǎng)均采用組團式布局，以組團為單位進行處理。處理中心設置在場地北部的核心區(qū)域。

第三，智慧。城市空間智慧化設計，通過一系列自動化裝置，實現(xiàn)空間環(huán)境的自我調節(jié)以及能源的循環(huán)利用。建筑及場地內(nèi)部設置的太陽光伏面板為基地主要的儲能裝置，經(jīng)中樞光電能源轉換后，主要為場地內(nèi)居住、辦公、服務等提供可持續(xù)的清潔能源。光伏面板能根據(jù)陽光強弱自動轉變面板方向，以最大程度收集光能。建筑光伏面板收集儲能，為社區(qū)辦公提供日?；\作能源。對于建筑內(nèi)的辦公人員而言，他們還可以根據(jù)自己的實際需求對建筑環(huán)境進行調節(jié)，通過手機等智能終端，對公共區(qū)域進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)“消防安?！?；在需要收發(fā)快遞時，可以在線預約物流控制系統(tǒng)實現(xiàn)無人收發(fā)；在需要對廢棄物進行處理時，可進行廢物集中歸納操作系統(tǒng)；毛細管網(wǎng)輻射系統(tǒng)可以自動調整室內(nèi)溫度，以及24小時新風置換系統(tǒng)實現(xiàn)每時每刻的“清新空氣”。

零碳購物：開放式購物空間避免的大體量建筑運行帶來的高能耗問題，通過太陽能等清潔能源滿足建筑的用電需求。居民在自然環(huán)境中享受著購物帶來的樂趣，露天餐廳的增設能夠減少室內(nèi)電燈、空調等設備的使用，節(jié)能環(huán)保的同時給予顧客新的就餐體驗。

零碳通勤：居民通過地面步道步行至立體換乘中心，在這里換乘新能源巴士出行。換乘中心能夠借助風廊引入自然風，增強空氣流通，調節(jié)室內(nèi)溫度。

零碳休閑：休閑空間被綠色包裹，公共空間見縫插綠，形成了人工生態(tài)廊道。綠色植物不僅能夠有效增加碳匯量，還能夠凈化空氣，有益于居民的身體健康。

零碳劇場：不在電影院也可以看電影了，形似生態(tài)綠丘的觀眾席，坐在上面仿佛置身于山野之上。懸浮熒屏由太陽能供電，白天儲能，夜晚使用，在不增加碳排放的情況下豐富了居民的夜生活，這里也將成為居民交流、互動的核心場所。

零碳辦公：辦公建筑不僅通過太陽能板汲取能源，同時通過大面積使用玻璃幕墻實現(xiàn)自然采光，雙層玻璃有效隔斷熱傳播，夏天即使采光很好也不會感到炎熱。見面立面布局風力渦輪機，高效利用風能滿足建筑的日常用電需求。建筑立面采用退臺式設計，退臺上種植綠色植物，增加碳匯面積的同時讓辦公人員能夠處處見綠，有益于緩解工作疲勞。

「 總結 」

“零碳”離不開“智慧”，智慧化手段讓零碳成為可能。雖然“零碳”的最終實現(xiàn)需要依賴更多的技術手段，但是城市設計為“零碳”的實現(xiàn)提供了空間基礎。未來需要進一步將“技術”與“空間”相結合，空間形態(tài)的優(yōu)化為智慧化的技術手段的發(fā)揮提供了更多可能，例如風廊的構建、立體的交通系統(tǒng)。城市設計也要緊隨新技術的發(fā)展趨勢，滿足新技術產(chǎn)品應用所需的新空間需求。

圖文來源 / XuHan

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