城市更新中的绿色低碳策略研究

■ 武汉东研智慧设计研究院有限公司 朱恺群

气候变化是人类当下面临的最严峻挑战之一。为应对气候变化，2020年9月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上发表重要讲话：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”随后，国务院以及住房和城乡建设部等部委相继印发出台了一系列指导意见和行动方案。与此同时，各地政府也纷纷出台了相应的地方碳中和行动计划等。

近30年来的经济快速增长，使我国的城镇化水平不断提高，城市建设日新月异。随着城镇化发展到一定阶段，城市建设从快速增长阶段转为高质量低速增长和城市更新阶段。在国家“双碳”政策背景下，国家发展改革委2022年印发《“十四五”新型城镇化实施方案》，其中明确：有序推进城市更新改造，重点在老城区推进以老旧小区、老旧厂区、老旧街区、城中村等“三区一村”改造为主要内容的城市更新改造，探索政府引导、市场运作、公众参与模式。开展老旧小区改造，推进水电路气信等配套设施建设及小区内建筑物屋面、外墙、楼梯等公共部位维修，促进公共设施和建筑节能改造，有条件的加装电梯，打通消防通道，统筹建设电动自行车充电设施，改善居民基本居住条件。基本完成大城市老旧厂区改造，推动一批大型老旧街区发展成为新型文旅商业消费集聚区，因地制宜将一批城中村改造为城市社区或其他空间。注重改造活化既有建筑，防止大拆大建，防止随意拆除老建筑、搬迁居民、砍伐老树。

现状分析

2020年，我国年总碳排放量已超100亿吨，居全球最高，主要碳排领域聚焦于工业、建筑、交通和电力四大领域。建筑全生命周期碳排放量约为49.97亿吨，占全国碳排放总量的比重为50.6%左右；建筑运行阶段碳排放量占建筑全生命周期总量42.8%，占全国碳排放总量的比重为21.6%。由此可见，城市更新中的建筑运行减排设计将成为我国碳中和目标是否达成的重要因素。

我国在1980年就提出建筑节能设计概念，对建筑维护结构热工性能提出了一定要求，尽管当时的热工性能要求很低，但在实际建造过程中节能落地的项目却寥寥无几，目前城市中现存的上世纪90年代及以前的老建筑大多未进行节能设计及施工，窗户大多还是普通铝合金窗框及单层玻璃，气密性更是无从谈起，导致空调和采暖能耗提高，使用的舒适度大大降低。

进入21世纪后，随着国际能源危机的不断加剧，自2005年起，我国进入了绿色设计和建设的新时代，在原有节能的基础上，进一步全方位提升建筑各类性能，从原来的四节一环保到现在的安全、健康、便利、宜居和节约资源，旨在减少资源和能源的消耗，提升使用舒适度。然而，绿色设计真正普遍走近设计师和业主是2015年，滞后规范发布近十年。此后，国内涌现出大量的绿色建筑设计标识项目，但实际上这些项目仅仅在设计评价过程中展示了大量的绿色减排技术措施，在实际建设过程中因为缺乏监管和验收机制，或因为建造成本、工期等原因，并未实现真正意义上的绿色。有统计数据显示，国内取得绿色建筑设计标识的项目中只有不到5%的建筑进行了后续的运行评价，绝大部分都止步于设计标识，绿色设计的初衷达成效果不佳。

2020年，新的《绿色建筑评价标准》实施，并取消了原有的绿色建筑设计标识。2022年，适用于新时代的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》出台，规范中明确要求新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30%和20%，碳排放强度降低40%，碳排放强度平均降低7kgCO2/（m2·a）以上。

绿色低碳背景下的城市更新思考

随着城镇化率的不断攀升，我国城市建筑能耗在建筑能耗中占比越来越高，能耗强度呈持续稳定增长态势，城市中的建筑运行能耗是目前城市建筑碳排放的主要来源，且以电力的间接排放和化石燃料燃烧的直接排放为主。有数据显示，目前公共建筑运行阶段能耗总量需求仍然呈现快速增长态势，建筑领域面临着巨大的碳达峰压力。

进入后疫情时代，我国的城市建设渐渐趋于饱和，建筑碳减排的着力点将是城市绿色低碳更新，城市更新过程需要通过“开源节流”来实现“碳双控”“碳达峰”及“碳中和”。开源是尽量利用清洁能源替代传统火电和化石燃料，减少能源供给侧碳排放；节流是提高用能系统能效、减少用能需求，减少能源消耗侧碳排放。

在“开源节流”的指导思想下，城市绿色低碳更新可以从以下几个角度开展工作：

新环境

低碳城市更新过程中应当注重保留并充分利用原有建筑和设施，避免大拆大建而产生大量碳排放，营造便捷舒适的城市环境。运用自然景观元素作为建筑不可分割的部分，景观元素不仅美观，而且是最具可持续性的可再生能源之一。在有条件的区域应设置风光互补光伏高杆路灯设施，实现环境照明零能耗。

绿化景观元素优先选择乔灌草复层绿化，景观元素中的乔木和水景可有效调节建筑周围的小气候，缓解城市的热岛效应，良好的环境设计可在夏季降低建筑室外温度1—2度，从而一定程度上减少建筑内的能耗，并提高使用的舒适度。

环境营造中还可适当增加健身设施和健身跑道，增强邻里间的沟通交流，提高市民对城市和社区的认同感和归属感。城市更新中还应充分考虑环境海绵设施的建设，结合使用特点合理设置透水铺装、下凹绿地、雨水花园等设施。

新格局

我国传统城市空间规划模式一般为400米—500米，甚至更大的城市主、次干道间距构建城市骨架，具有道路红线较宽、路网密度低、道路间距较大、街区尺度较大、街区内部道路系统相对封闭等特点，导致从城市一个区域到达另一个区域需要无端绕行，交通成本和时间成本上升，从而也导致交通碳排放量的增加。

城市更新中应秉持绿色低碳的规划理念，“小街区、密路网”规划模式是新城市主义的规划模式，将城市道路间距控制在250米以内，提高城市路网密度，减小单元街区的面积，提高城市内部通行能力，减少城市内部交通碳排放量。此外，“小街区、密路网”模式还增加了街道公共活动区域，对提高生活品质、商业氛围和土地价值具有明显优势。

新建筑

围护结构

建筑围护结构的热工性能直接影响建筑的能耗，现行《建筑节能与可再生能源利用通用规范》明确要求，新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30%和20%。相比较早起的建筑，节能率提高的幅度更大。因此，2016年前建设的建筑，围护结构节能升级空间巨大。

建筑屋面是能耗损失的重要部位，城市更新改造中应统筹性能及经济性设计保温厚度，以岩棉为例，150毫米以上厚度对能耗的减少贡献微弱，可将厚度控制在此范围以内。建筑外墙是围护结构面积最大的区域，也是能耗损失的主要部位，以夏热冬冷地区为例，基于外墙保温一体化、热工性、防火性、安全性等多重要求，多采用内外保温组合或外墙与保温一体化设计，但对于城市更新设计中的建筑，考虑到施工的可实施性，建议采用外保温与装饰一体化保温系统，以岩棉板保温材料为例，30毫米以上的厚度对能耗的减少贡献微弱，可将厚度控制在此范围以内。

外门窗是建筑节能的薄弱环节，而窗框又是窗户的冷桥部位，相比玻璃的能耗损失更加明显。例如，常规中空玻璃6毫米透明+12毫米空气+6透明的玻璃传热系数一般为2.8W/(m2·K），而非隔热金属型材窗框传热系数为10.8W/(m2·K），就算是隔热金属型材多腔密封窗框的传热系数也高达5W/(m2·K），远远高于玻璃本身的传热系数。城市更新改造中应重视窗框型材的选择和窗户气密性的等级。在考虑自然采光节能的同时，综合考虑因开设大面积的窗户而带来的空调能耗的损失。

空调系统

空调能耗产生的间接排放是建筑运行阶段的主要排放点。以集中空调系统为例，根据2015年版《公共建筑节能设计标准》，计算典型制冷机房系统设计能效比为4.13，但根据实际工程经验，运行能效往往达不到设计值要求，一般为3.0—3.5左右。如果制冷机房能效比由4.13提高到5.5，且优化末端系统设计，如采用可变风量设备、新风热回收等措施，则空调系统节能率可达34.11%以上，建筑总能耗节能率可在20.81%左右。由此可见，高效空调系统对建筑运行节能减排贡献巨大。

城市更新中的建筑改造应重视空调系统的升级，在平衡经济性、可操作性及节能性的情况下，酌情逐步淘汰落后低效的空调系统，从而减少建筑运行阶段碳排放。

照明及电梯系统

照明节能设计对建筑运行碳减排贡献较大，以某高层办公楼建筑为例，照明能耗占比约30%左右，电梯能耗占比约6%。根据《建筑照明设计标准》（GB50034—2013），普通办公室照明密度功率现行值为9W/m2,当照明功率密度值降为6W/m2时，可较标准节能约33%，《室内照明用LED产品能效限定值及能效等级》（GB30255—2019）中LED灯具的能效限定值为3级，节能评价值为2级，采用市场上LED最高光效的节能灯具（光效为140Lm/W）,可较标准节能约42.9%。当照明系统采用智慧照明系统，如定时策略控制、自然光照度控制、分区照明控制等措施，最大节能率可在20%—30%范围内。通过以上所有措施，照明系统能耗整体降低50%左右，对建筑综合节能率贡献15.5%左右，减排效果突出。

电梯节能一般通过选用节能型电梯、安装能量回馈装置、采用群控与变频调速等措施可实现电梯系统能耗减低50%左右，对建筑综合节能率贡献3%左右。

城市更新改造中应当重视对照明系统和电梯系统的节能升级改造，结合建筑的使用特点和人群的特定需求，有针对性地开展更新工作，避免一概而论的大拆大改，避免造成二次浪费，增加碳排放。

智慧能源管理系统

在过去的几十年内，我们建设了大量的建筑，但这些建筑大多是“失控”的，缺乏能耗的可看性和可控性，从而造成能耗的无限浪费。智慧运维系统，通过数据统计、能耗分析、能耗对标以及能耗管理，让建筑能耗可看、可控。用户还可通过室内环境感知与自主行为调节，大大提高使用的舒适度。根据某高层办公楼项目的智慧能源管理系统的运行数据显示，该系统运行可实现建筑综合节能10%—30%。

城市更新过程中，在评估经济性和可操作性的前提下，我们应尽可能让建筑的能耗看得见、控得了，并能接入智慧城市系统，让整个城市的能耗看得见、控得了，为城市碳中和提供数据依据和实施抓手。

新能源

碳中和的过程除了提高建筑能效外还应当积极寻求绿色低碳的可再生能源的应用。2021年，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中，将能源绿色低碳转型作为最重要的行动方案之一，积极发展风电、太阳能发电、水电等，加快建设新型电力系统和储能系统。

城市里大大小小的建筑除了是消耗能源的个体外，还可以是一个个小型发电厂，所有的建筑屋面在负荷满足、日照条件满足的情况下均可以增设光伏发电系统，传统的BAPV系统屋面一般需要预留荷载30kg/m2，而近些年应用较多的BIPV建筑光伏一体化系统，屋面荷载只需要预留15kg/m2左右，相较传统模式，同面积的屋面光伏板面积更大、发光效率更高、荷载更轻。城市停车场也可以通过设置光储充一体化光伏停车棚，为新能源汽车提供绿色电能。

城市更新中除了光伏发电外，在城市资源和建筑条件允许的情况下，还可以增设地源水源热泵系统、空气源热泵系统、风能氢能系统等。

结语

在城市发展的新常态下，城市更新中合理地对城市环境和格局进行调整，可以有效盘活城市灰空间，提升市民生活便利性，减少城市二氧化碳的排放量。通过对建筑的节能升级改造并寻求可再生能源的应用，从能源使用侧和供给侧双向减少碳排放，助力中国达成2060年碳中和的目标。