城市片区尺度碳中和设计实践——以金华中央创新区金创绿谷项目为例

宋风暖 杨丝路 李菲 SONG Fengnuan YANG Silu LI Fei

以金华中央创新区金创绿谷项目为例，阐述可再生能源利用、智慧能源管理柔性用能系统、建筑能效提升等方面的应用，从宏观尺度与建筑尺度2 个维度着手，研究系统性实现区域零碳目标的设计策略。分析碳中和技术落地面临的困难和挑战，通过适度设计、互动设计和延展设计，打造可持续、充满创造力、多样性和互动性的“零碳城市教科书”。

碳中和；城市片区；智慧能源；低碳利用

0 引言

自我国提出双碳承诺以来，建筑领域碳中和进入加速推进阶段。在金华中央创新区金创绿谷项目中，双碳设计团队积极响应国家双碳战略要求，充分利用我国在光伏、风电、储能电池等方面的先发优势，通过提高建筑能效、利用可再生能源和智慧能源管理，将世界领先的零碳综合能源系统技术与金华本地资源优势相结合，实现零碳供能及用能目标，探索城区尺度碳中和规划设计路径。

1 项目背景

1.1 基本条件

金华中央创新区金创绿谷项目位于金华市婺城区，共9个地块，总规划面积约80万m2，一期开发东北角3个地块，规划面积约20.3万m2，包括办公、公寓、酒店等12座高层建筑，24小时活力连桥，以及大型商场、博物馆、运动馆、文娱展示空间等场所，形成“山（高层）、水（连桥）、田（场所）”三重空间格局，呼应金华“七山、一水、二分田”的城市地理特点（见图1）。

1 项目效果（图片来源：项目组）

1.2 资源禀赋与产业机遇

金华属亚热带湿润季风气候，光、热、水条件优越。年平均太阳辐射量为0.12 ～0.1 3kW·h/m2，年平均气温16.3～17.7℃，年均降雨量1300～1750 mm。区域光热充足，雨水充沛，适合充分利用太阳电热与光热，配合雨水收集系统实现建筑能源可持续设计。

2021年，金华市政府和国网浙江电力公司签署战略合作框架协议，提出建筑领域将提升节能管理，加快推广应用绿色建材，推进建筑工业化和住宅产业化，大力推广装配式建筑和装配式技术应用，减少建筑能耗。推广绿色节能建筑，优化建筑用能结构，积极推动可再生能源与建筑一体化应用和既有建筑低碳化改造，健全建筑能耗监测体系，完善建筑节能改造机制，推动建筑物的绿色低碳和近零碳运行。

基于金华中央创新区金创绿谷项目尺度规模较大，区内功能综合性强，建筑用能特征与时段差异多样等特征，项目组提出“被动设计优先、主动节能优化、可再生能源替代”零碳设计原则，通过超低能耗建筑、清洁交通、碳汇景观、新能市政、绿色产业与低碳生活六大系统21项策略组成零碳技术体系，打造“浙中花园城市”碳中和建设新范式。

2 共创绿谷——宏观尺度双碳策略

项目以超低能耗建筑标准为核心，全年建筑运行碳排放显著降低（见图2）。通过街区化的便捷公交网络与新能源交通，构建低碳交通系统，助力降低60%的城市交通碳排放。以智慧能源管理中心为大脑，兼顾资源节约与生产便利双重目标的各种智慧生活场景，既为项目营造充满未来感的城市新体验，又通过城市柔性运营系统建设，利用和消纳用电低谷期的盈余风光电资源，在帮助提高市政电网稳定性的同时，提升项目可再生能源利用率（见图3）。

2 标准能耗建筑与超低能耗建筑对比（图片来源：作者自绘）

3 智慧能源网络构建城市柔性运营系统（图片来源：作者自绘）

通过集、渗、蓄等景观一体化海绵城市设施建设，穿插点缀由吸碳绿藻形成的景观装置，将项目景观打造为具有典范性的绿色基础设施。

贯穿整个项目的连桥系统将建筑、交通、市政景观等不同层面的零碳技术与设计串联成完整的绿色低碳生活体验流线，使项目成为流动的碳中和城市体验场。

3 智造未来——建筑尺度双碳策略

在满足包括中国绿色建筑评价标准、美国LEED标准及健康建筑WELL标准等国内外绿色建筑标准要求基础上，通过场地、环境、窗墙比优化、供暖空调系统、新风热回收系统、个性化送风系统等节能策略，提高建筑能效与室内健康水平。

采用清华独创的群智能技术，通过在冷热源输配系统、空调末端照明系统等不同用能部位，安装新一代智慧化传感器，形成自适应、自调节的群智能网络，实现建筑运行节能降耗20%的目标。

在超级节能基础上，基于场地日照辐射强度定制建筑一体化光伏系统，使项目新能源替代率达3.6%（见图4）。装配式技术应用使碳减排从运行阶段向生产阶段延伸，多层次空中立体绿化系统提升了项目自然碳增量。

4 建筑一体化光伏系统（图片来源：作者自绘）

4 目标效果

4.1 减碳目标

通过集成化策略，项目力求实现零碳目标。其中，“被动优先、主动优化”建筑超级节能措施使市政能源整体消耗降低29%，相当于每年减排约8873tCO2；全维度装配式建造策略，有效降低建造阶段耗能、耗材、耗时，实现减排约1473tCO2；通过屋顶光伏发电、BIPV等技术运用，实现现场光伏发电有效替代市政电网非清洁用电，相当于每年减排1296tCO2；通过智慧能源+储能系统，增加项目对弃风弃光电以及低谷核电的消纳，从而提高项目可再生能源利用率，实现63%的减碳目标；打造绿色城市空间，塑造立体化、渗透式绿地系统，实现年碳汇量121t。

综上，绿色节能设计、装配式应用、可再生能源利用、智慧能源系统、碳汇景观“五管齐下”实现全区碳中和，为金华市乃至浙江省提供充满创造力且具有多样性和互动特征的“零碳城市教科书”（见图5）。

5 碳中和实现路径（图片来源：作者自绘）

4.2 社会和经济影响

在城区尺度上，碳中和技术既实现了节能减碳，又承担互动展示及渗入生活场景的使命，如清洁能源交通的推广有助于改善空气质量，减少环境污染，降低呼吸系统疾病；吸碳景观装置、智慧市政、连桥系统将绿色低碳理念融入人们的生活，形成更强的社会凝聚力；灵活可变的共享办公空间与智慧能源管理柔性用能系统促使居民关注可持续生活方式（见图6）。

6 渗入生活区域的双碳策略集成（图片来源：作者自绘）

零碳城区建设的经济影响不容忽视，绿色低碳技术应用带来建设与维护成本的增加，据测算，光伏与智慧能源技术的运用将带来约835元/m2的增量成本；静态投资回收期约8.5年。国际劳工组织与国际可再生能源署联合发布的报告显示，2022年全球可再生能源领域就业人数达1370万，较2021年增加了100万。中国可再生能源领域的就业人数占全球总数的41%。

在零碳片区内推广可持续建筑和生态城市规划有助于提高房地产价值。根据RCA/MSCI最新数据显示，在伦敦、巴黎、悉尼等城市，优质资产的绿色溢价与破旧建筑的租金折扣差距已扩大至25%～35%。

5 挑战与展望

在实践过程中，双碳技术在城市片区范围的推广与实施面临以下挑战。

1）技术、标准接受度不足 双碳技术的推广与实施需依靠先进技术、设备及更高的建造标准，这将带来成本增量及更高知识技能要求。当前，双碳技术体系性与成熟度尚不完善，如太阳能光伏技术与材料成本已趋于合理，但储能技术效率与成本尚未达到合理平衡，往往使业主放弃采用储能产品，从而使柔性用能无法实现，导致清洁能源的浪费。现今，强制性标准与鼓励性政策存在地区性差异，市场对新技术、新标准的接受度缺乏动力。

2）信息缺乏与不对称 信息挑战是建筑双碳技术推广与实施困难的另一关键因素。无论是普通人还是专业从业者，传统经验与约定俗成的思维定式往往带来信息差。UN Studio的创始人Berkel坦言：我们的新碳工具表明，木材并非一直是最佳选择，而这些高度可持续的建筑也并非必须相似。我们现在可以证明，有趣的几何形状和高度的可持续性并不相互排斥。越来越多的建筑实践证明，新工具、新方法、新理念需要被创造和准确传播，进而促进双碳技术的落地。

3）利益协调平衡困难 城市片区尺度下，双碳技术应用涉及政府、开发商、不同业主、物业管理人员及市民等利益需求，参与者和决策者的复杂性增加了双碳技术落地与执行的难度。

针对上述挑战，团队结合实际工作，提出城市片区建筑双碳设计原则，包括采用成熟有效的技术手段，寻找合宜均衡的解决方案；互动设计，创造互动绿色低碳生活场景，使碳中和概念深入人们的生活；延展设计，为技术更新发展提供更多可能。

6 结语

在城市片区尺度下实行双碳顶层设计与集成策略，充分利用行政、规划手段和基础设施建设，协调统筹场地、规划和建筑，为跨部门协同并实现效益最大化提供了可能。以金华中央创新区金创绿谷项目为例，阐述其可再生能源利用、智慧能源管理柔性用能系统、建筑能效提升等方面的应用，实现区域双碳目标。项目兼具互动性与展示效益，从用能端入手系统性解决问题，推动了城区低碳化、零碳化发展，成为“浙中花园城市碳中和金华样板”。