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21世纪初叶,在中国城市化进程突飞猛进的背景下,一些有前瞻性的地方政府、开发建设单位借鉴了国际上逐渐成熟的生态城市规划理念,开始了生态可持续城市规划建设的探索。近年来,随着国家作出“2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的庄严承诺及双碳战略的实施落地,低碳生态城市或生态社区、绿色建筑等的规划建设势必更上一个台阶,回顾和对比2010年代的生态城建设规模、目标、指标,厘清生态的规模、尺度、层级基础上,“生态指标“在城市规划编制和建筑设计实现才更具可行性。
一、国内外不同的“生态城”——生态城市规模
在国内,生态城市的建设同步于遍地开花的新城建设,在城市规划和建设中引入生态目标、量化生态指标、实施建设阶段和运营阶段的生态控制,达成“生态+”,以此编制生态城市和生态社区的规划。
国内生态城市建设的规模巨大。例如,天津中新生态城,30平方公里;唐山曹妃甸唐山湾生态城,74.3平方公里,一期30平方公里、起步区也达12平方公里;北京丰台区长辛店生态城:5平方公里,是其中规模最小的。
相比而言,处于后工业社会的西方发达国家,生态城尺度要小很多,多为1-2km2,如著名的瑞典马尔默BO01、斯德哥尔摩哈马碧新城、丹麦哥本哈根生态城、森讷堡生态城等,对应国内规模,这些“城”只能算是居住区、社区规模。也正式由于规模小,其实现的精度高、可控性强、效果显著,在国内外生态城建设运营成效评估上,可明显看出差距。
随着中国城市化尾声到来,大规模生态新城的建设机会将越来越少,生态城区、社区、住区将在今后一段时期唱主角,并将延伸到城市更新的范围。同时,在双碳宏观政策驱动下,伴随智慧城市、物联网技术的进步,“生态+”将具更完备的手段,更密切地与规划建设结合。
二、可持续发展目标与生态指标
生态城市规划的指标体系,多建构于“经济、社会和环境”三基本方面,再加上自然资源维度,其具体目标和指标结合地区的实际情况而制定。
北京丰台长辛店生态城由英国设计公司奥雅纳操刀,细分了19项可持续发展目标,并形成了10项生态控制性指标(表1)。各地块的最终指标和技术具体化,形成可操作性强,指导规划和实施全过程的生态指标体系。
表1 北京长辛店生态城的可持续发展目标和量化指标(2012)
可持续发展目标 | 指标要求 | |
1 | 密度 | (1) 人口毛密度:600人/公顷居住用地。 |
2 | 绿化环境 | (2) 绿地率:整个基地 >50%; (3) 人均公共绿地:>40平方米。 |
3 | 本土植物 | (4) 本土植物指数:整个基地达 80%。 |
4 | 开放空间 | (5) 开放空间的可达性:100%人口至公共开放空间(公共广场和公园)距离为400米。 |
5 | 邻里中心 | (6) 邻里中心的可达性:100%的居住人口步行距离500米范围内。 |
6 | 无障碍 | (7) 无障碍住房套数指数:20%的住宅建设为符合乘轮椅者居住的无障碍住房套型; (8) 无障碍设施率:公共建筑、道路车站、园林广场等公共设施中无障碍设施建设率达100%。 |
7 | 生活垃圾 | (9) 垃圾分类收集率:生活垃圾100%分类。 |
8 | 公交出行 | (10) 公交出行比例(不包括步行):在M14号线开通后,公交出行比例(晚高峰)达到2020年北京市中心城规划的公交出行目标。 |
9 | 交通便捷性 | (11) 公交站点可达性:100%的人口至区内公交专用线站点< 500米; 100%的人口至公交站点< 500米。 |
10 | 能源节约使用 | (12) 节能指标:减少20%的能源使用(相对于现有的规范)。 |
11 | 可再生能源使用 | (13) 可再生能源使用率:可再生能源的使用量占建筑总能耗的比例 >20%。 |
12 | 减少碳排放 | (14) 碳排放减少量:二氧化碳排放比常规方案至少减少50%,通过植林地比率指标,达到碳中和35% (尚未包括公交使用比率的增加令二氧化碳排放减低的估算)。 |
13 | 水资源消耗 | (15) 日人均生活耗水量:居民室内生活用水量不高于110升/人/天; (16) 单位面积公建用水定额:以供定需、强化节水措施,按照北京市平均水平减低10%控制。 |
14 | 再生水资源再利用 | (17) 再生水资源利用率:90%。 |
15 | 雨水收集利用 | (18) 雨水收集设施率:一年一遇降雨量,径流实现零排放。 |
16 | 建造中利用可循环和本土材料 | (19) 可再循环材料使用重量占所使用建筑材料总重量:>10%; (20) 可再利用建筑材料使用率:>5%; (21) 施工现场500公里以内生产的建筑材料重量占建筑材料总重量:>70%。 |
17 | 中小企业产业/创业 | (22) 中小企业用房比例:建议产业发展总建筑面积的20%为中小企业使用; (23) SOHO用房比例:提供总住宅建筑面积的3%为SOHO使用。 |
18 | 旧村改造 | (24) 村庄拆迁安置率:拆迁旧村100%在规划范围内安置。 |
19 | 保障性用房 | (25) 保障性用房比例:住宅建筑总量的15%作为保障性用房。 |
唐山曹妃甸生态指标体系由瑞典SWECO公司主导编制,包括城市功能、建筑与建筑业、交通和运输、能源、废物(城市生活垃圾) 、水、景观和公共空间7个子系统,共141项具体指标,基本涵盖了生态城市建设的各方面。
将这些宏观生态指标分解到各个具体地块特定生态指标,一般采用量化的强制性指标和定量定性结合的推荐性指标两种方式。表2是长辛店生态城首开几个地块的量化生态指标汇总,以及在具体住区修规、建筑设计等方面采用的技术策略、技术手段等。
表2 长辛店生态城具体开发项目的落地技术策略、技术措施(2013)
生态技术系统 (5) | 技术策略 (21) | 技术实现措施 |
生态环境 | 风环境模拟 | 通过风环境模拟,改善室外微风环境,创造有利的室外活动场所 |
声环境模拟 | 利用声环境模拟,提出减噪措施,如增设防护林、隔声窗等 | |
微风廊道 | 30米宽,规划主题景观轴,创造良好的邻里开放空间 | |
绿化率 | 高于城市平均水平达到40%,植林地比例70%,提高碳中和能力 | |
节能措施 (≥72%) | 外保温(外墙及屋面) | 外墙保温:120厚石墨聚苯板(或120厚矿棉保温板),屋面保温:105厚挤塑板 B53#地节能指标达到78-80%(根据楼座有所不同) |
外窗保温 | 外门窗采用双银L-E中空冲氩气净白玻璃(6+12Ar+6),断桥隔热铝合金门窗,K=2.0(根据部位及地块不同,k=2.7、1.6) | |
采暖制冷系统 | 低温天棚辐射采暖、制冷系统,末端调节 | |
照明系统 | 公共部位照明:LED节能灯+自动感应 | |
外遮阳系统 | 通过建筑节能计算,设置立面构件或金属外遮阳系统 | |
新风系统 | 置换式新风+节能热回收 | |
屋顶绿化 | 屋顶有效面积70%(住宅)、40%(商业)用于绿化,利于隔热,保温,改善微气候 | |
可再生能源利用 (21%) | 太阳能热水 | 屋面太阳能集热供生活热水,降低生活成本(占比9%) |
地源热泵 | 采用地源热泵+锅炉房调峰提供住区采暖系统(占比12%) | |
水资源利用 | 中水回用 | 市政中水,入户冲厕、绿化浇灌 |
节水型洁具 | 安装节水洁具,采用同层排水系统 | |
雨水收集利用 | 收集屋面雨水,用于绿化浇灌、洗车等用途 | |
渗水铺装 | 利用透水砖、植草砖等铺装材料达到透水铺装率>70%,实现雨水下渗补充地下水源 | |
下凹绿地 | >50%,实现短期雨水储存、下渗和利用 | |
节材绿色环保材料 | 可再生材料应用 | 轻集料混凝土砌块和脱硫石膏板、高强度Ⅲ级钢筋应用 |
绿色环保材料 | 绿色环保除甲醛涂料等 | |
精装修 | 采用精装修,完成建筑一体化设计,避免二次装修材料环境污染和材料浪费 |
三、“生态+“的城市、社区及建筑维度
笔者曾经全程参与了北京丰台长辛店生态城规划和首开生态地块的设计与建设,仅从一个地块在规划设计过程中对于生态指标分解和落实过程中的烦恼,对比其它案例,来诠释一下生态指标的城市、社区、建筑维度。
生态城项目的规划指标中包含的特定生态指标,用以进行量化的建设实施控制,确保节能、节水、节材环保。节能指标是建筑技术级别的指标,通过加厚保温、提升门窗节能性较易完成。在长辛店生态城的规划指标中,多个住宅和商业地块另要求了21%的”可再生能源利用指标“,穷举一下可用的技术,采用太阳能光热、太阳能光电、生物质能发电、地源热泵、水源热泵,还是冷热电三联供?结合现实仔细分析,对于可再生能源在建设用地及建筑层面,可供选择的技术其实并不多,光伏发电、冷热电三联供、生物质能发电和上网即使在当前也非常不成熟,地块周边没有可用的水资源。另外,对于有的地块总建筑只有2-3万平方米的情况,规模太小的非常规能源利用,不是节能,更可能是包袱。
经过多方论证,21%的可再生能源指标最终被分解和选项为:地源热泵占比12%,太阳能热水占比9%;同时,为了确保地源热泵装机规模及运营的规模效益,我们将全部几幢建筑、几个分散地块的地源热泵指标集合到一个较大地块,到更高的社区层面解决,以合理降低前期投资成本及后续运营成本,最终确保了可再生能源利用指标可持续性落地。
当然,规划、图纸的审批部门没有机械地按照这个指标来控制,允许设计和开发单位进行合理的指标整合,这种规划管理方法也是因地制宜的、“绿色“的,是这类生态项目落地的重要保障。
此类生态指标虽在建筑设计层面可选技术有限,落地能力不强,但是如果扩大到社区层面甚至于城市层面,却大有可为。
2012年,新疆‘吐鲁番太阳城“示范区开始建设,其一期以住宅为主规划了占地1.43平方公里,总建筑面积75万平方米的起步区,作为建筑屋顶一体化并网型光伏发电及微电网试点。微电网系统、储能系统、10千伏配电网系统、绿色公交充电系统进行了综合规划建设,是国内可再生能源利用的里程碑化的尝试。
再扩大到城市层面,以丹麦首都哥本哈根为例,其在2012年提出《CPH2015气候计划》,集合了四个领域的具体目标和倡议,包括能源消耗、能源生产、通勤以及市政倡议,以实现世界第一个碳中和城市为目标,其中,在能源生产的具体措施中涉及可再生能源利用内容为:(1)建立100台风力涡轮机;(2)全部有机废物实现生物质气化(热化学转换技术,利用空气、氧气或水蒸气作为气化剂,将生物质能转化成可燃气体);(3)架设6万平方米的太阳能电池板;(4)城市采暖百分之百由可再生能源实现。可见,在生态城市维度上,可用的手段多,可定的目标高,生态效果明显。
通过分析以上案例可知,生态城市、环保社区、绿色建筑是实现低碳生态的三个不同层次和维度,对于“可再生能源利用“这类生态指标,层级越高,其规模效应越强,可持续的落地效益最好,技术可选项更多。规划师在进行生态城市规划时,这类指标应尽可能在宏观尺度上编制,避免落脚于分散的地块或建筑要求,应尽可能通过设置能源市政设施用地,采用建设高等级的能源中心等方式进行解决。