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欧洲城市的低碳策略
建筑创作
2009年9月初,来自中国、丹麦和墨西哥的建筑师和工程师共15人在丹麦奥胡斯参加了由奥胡斯建筑学院及北京清华城市规划设计研究院合作组织的mega(International master in energy and green architecture)课程,共同学习讨论了有关城市规划、绿色建筑方面的有关理论和实践。
通过对欧洲城市和建筑可持续发展策略和实践的一些实地调查,可以看出虽然在某种层面上,绿色建筑的评估常常呈现出一种经济性特征,但是对于营造低碳社会而言,低碳策略的应用不是单一的绿色技术市场化经济活动,而是一场政治行动,一场普通人的运动。从主要参观的德国弗莱堡(Freiburg),瑞士苏黎世(Zurich)、温特图尔市(Winterthur),丹麦奥胡斯(Aarhus)等城市来看,规划及建筑的个例点点滴滴融汇在一起,欧洲城市营建低碳社会的措施脉络便呈现出来,这是一个从整个城市出发渗透到个人生活的系统化措施体系。
用地规划:节约用地,提高城市容积率,强化城市公共空间系统
弗莱堡(Freiburg)是一座在第二次世界大战期间被严重炸毁、战后重建的城市。
2006年,用地规划(The Land Use Plan2020)通过后,随后就面临尽量缩减土地的要求,其中包括缩减30ha的建筑用地。在景观规划2020(Landscape Plan 2020)中体现了市议会和市政府关于自然环境和景观规划的设想:必须通过对自然环境的保存,保留对人类和动植物均有价值的生存空间,划定永久非开发区域来保护周边的森林。提高城市容积率,集约利用土地资源对于城市和人类的可持续发展至关重要。在提高容积率的同时,优质的城市公共空间和绿化景观空间成为提高城市环境的关键环节。
2020用地和景观规划(The Land Use and Landscape Plans 2020)同时对城市公共空间进行了设想,决定了弗莱堡将来的城市风光。高质量的城市公共空间是弗莱堡文化、历史和美学特性的重要元素。新街区公园Seepark和Di~enbach的建设曾经是弗莱堡建设日程上的重点,现在城市建设的重点转变为如何将这些街区公园有效地联系起来,并和城市融为一体。
交通规划:设计高效的城市公交系统,鼓励非机动车(如自行车)出行
弗莱堡在交通规划上充分运用了有轨电车交通,并使之成为主要的交通方式,包括其主城区和后来与之相接的新建城区。从1982年至1999年,这个城市的自行车出行量占整个交通量的比重由15%上升至28%。同时,公共交通由11%上升至18%。相反的,机动车行驶的距离则由38%下降至30%。时至今日,与德国其他的城市相比,弗莱堡的机动车辆保有量最低,仅为423辆/1000人。
城区沃邦(Vauban)和城区里瑟菲尔德(Rieselfeld)均为弗莱堡有名的环保节能的可持续发展区域。
其中,和自然环境有机融合的新城区沃邦(Vauban)建成以后成为“可持续发展的模范区”。这里原为弗莱堡南部的军事用地,居民积极参与了这个区域的规划决策过程,确定这里为汽车禁驶区,住宅均为节能建筑。这个军事区域1992年被关闭,1993年由市议会购买了38ha闲置用地,用于规划建设一个与环境融合、具有经济和社会可持续性发展的新型城区。保持一个无机动车通行的新城区中心并且限制个人轿车是这个新城区规划的主要目标之一。新城的规划也是围绕有轨交通展开,严格控制街区有轨交通站点的距离,方便人们使用公共交通。为了达到这一目标,规划了一系列高效的公共交通系统,例如长达3km的有轨电车通往弗莱堡。另外,为了鼓励自行车出行,建设了500km的自行车专用道,并且增加了5000个自行车停车空间。正是由于这种便捷的公共交通,有数据显示截~2009年,生活在沃邦的家庭70%选择了无私家车的生活方式。在这些没有私家车的家庭中,81%曾经拥有过私家车,57%的家庭是在搬到沃邦居住以后很快放弃了他们的私家车。
里瑟菲尔德(Rieselfeld)新城区项目从1991年开始建设实施,计划容纳10000居民,规划定位为短路径功能混合城市,为低污染的交通方式如公交、步行系统创造了条件。整个新区自行车和步行者优先,建立了与有轨电车7分钟到达城区中心的系统。新城区机动车限速30km/h。
配套设施规划:营建具有经济效益,社会效益,环境效益的可持续发展社区
里瑟菲尔德项目的社区建设深入各个层面,建成后具有明确的区域特征。在发展概念方面,政府与公众取得一致:不能低密度、无限度扩张。应形成建筑高度适中的,有相当密度的城区:居住、休闲,工作、市场等各种功能混合。
在这个项目中,街区的社会和文化属性在前期定位中就相对确定下来,使之成为一个吸引人值得入住的区域。其引人关注的主要原因之一就在于各种娱乐、服务,教育设施和有轨电车交通与主城区连接较新住区先行建设,在居民入住之前,这些设施已基本建成。
其配套服务设施非常完善,包括社区中心、超市、教堂、幼儿园、孩童游乐中心,运动场地、体育馆,会议中心、小学校,中学校、运动俱乐部、日托儿所等,并以学校作为各社区中心。
在城市绿化空间设计中,设计了分布广泛的丰富景观,并与城市公园紧密连接。尽管大量居住建筑都是在网格布局上的3-5层建筑,但由于景观绿地的良好布局,整个地区呈现出绿意葱葱的城市风貌。
相较其他规划措施,这些建设似乎显得和低碳没有直接联系。但实际上,这恰恰是低碳社区营建的关键之一。如果没有配套设施和公共交通、公共城市空间的先行置入,入住的居民只能通过长距离的驾车出行来满足日常生活的需要,在生活不便的同时,与低碳理念相违背,增加大量能耗和碳排放。更为严重的是,错误的规划建设步骤在潜意识中提倡了高碳排放的生活理念,这才是影响深远,难以消除的。
开发模式:政府和议会主导,居民参与规划建设
里瑟菲尔德作为欧洲有名的生态城区,其开发模式有很多值得借鉴之处,总的说来包括以下几点:
新区规划前期,公众参与被纳入。同时该区提供各种居住模式和开发策略,总体上50%的住宅建造将获得政府资助,另50%的住宅为私人财产房,使社会各阶层居民的需求得以满足。以保证未来新区社会结构的均衡和稳定。
整个开发过程由市议会取代私人开发商来进行控制。允许居民组成社区团体进行开发,而不是让在社区内没有长远利益的开发商进行主导。当地政府控制地段的出让,倾向于出让小地块给社区团体,而不是出让大地块给开发商。
规划设计师允许个人在整体的设计框架下进行个体设计,因此建筑设计具有相对灵活的自由度。推广节能建筑:利用新型可再生能源,提高建筑的节能效率
建筑能耗的降低和使用新型可再生能源,是城市节能的主要策略之一。这其中包括两个方面的内容,新建节能建筑和改造现有建筑。
例如,弗莱堡(Freiburg)是公认的德国环境之都和太阳能之都,是世界环境科学和太阳能研究的中心之一。这个城市大量运用太阳能,从体育馆的屋面到社区住宅的屋顶都覆盖着太阳能板,甚至对于某些住区而言,产生的电能超过了居民使用的需求。
太阳能社区(The SoIar Settlement)和它的附属商业设施太阳船(The Solar Ship)由著名的太阳能建筑师罗尔夫·迪施(Rolf Disch)设计,是弗莱堡旗帜性的太阳能社区。2004年建成,共约15574m2,59套公寓。建筑师Rolf Disch和他所在的城市弗莱堡一样,为节能的先锋,每年有大量的生态旅游者来到这里参观他的设计,例如有名的向日葵住宅(Helitrmpe)。
这个城市向世人展示了可再生能源的开发和利用。也展示了运用太阳能作为常规能源,我们还有很长的路要走:尽管太阳能板被大量运用,但这个城市的电能仅有1%是由太阳能提供。
在使用可再生能源的同时,降低建筑能耗也是建筑节能的主要方面。前文提到的里瑟菲尔德新区拥有完善的街区供热系统,住宅主体为低能耗住宅和大量太阳能住宅。为了确保建筑的低能耗,每个房屋建造者都必须在一份低能耗建造合同上签字,保证房屋为低能耗建筑。另外政府资助并鼓励住户安装太阳能设施。同时其法律规定其社会性住宅必须为被动式住宅(Passive House)。之所以被称为被动式建筑,是因为“被动式建筑应该满足舒适的生活环境的同时,不用外来的能耗用于加热和制冷,建筑自己加热和制冷它自身。” (Adamason 1987 and Feist 1988)实际上,完全不用外来能源目前是办不到的,但其能耗标准非常严苛:用于建筑本体和室内空气加热和制冷的能耗为每年15KWh/m2,而建筑总能耗,即包括居民生活的能耗(包括供热制冷,生活热水和家庭生活用电)为120KWh/m2,超过部分只能使用可再生能源。这个能耗标准较目前德国法律规定能耗标准的1/4还要低。
瑞士温特图尔市的Eichgut共有90套公寓,设计为被动式建筑,能耗很低,每年消耗能源大约相当于17500升石油燃料。如果用传统的方式进行设计,大约每年用于供热就需要消耗100kWh/m2,约为10升/m2,总体能耗达到120000升石油燃料。因此在这一项目中,每年相当于节约了100000升燃料,建筑的设计年限为80年,因此在整个生命周期中节约了上百万加仑的石油燃料。
同在温特图尔市的另一处公寓Eulachhof,位于原来的工业区,也是被动式建筑,由两栋建筑组成一个U形的综合体,两栋主楼为6层建筑,连接部分为2层。这栋建筑共有132个房间,超过20000m2的居住空间,并为住户提供了最大的舒适度。这栋建筑使用了太阳能和住户生活垃圾燃烧产生的废热。热泵所需的电能80%由屋顶上的太阳能光电板提供。
城市中的大量原有建筑由于建成多年,在建设时节能标准都比较低,目前能耗很高,质量较差。对于此类建筑的策略多为对其进行节能改造,避免拆除而产生大量的建筑垃圾,在降低造价的同时,达到节能减排的目的。节能改造(Retrofitting old houses)主要措施也很简洁有效,建筑师运用适用性技术对旧建筑空间,功能、构造方式等进行改造,使之达到新的节能标准并提供更为舒适的生活。Weingarten街区建造于20世纪60年代末期,目前共15000居民居住在这里。街区是按照过去的标准建造的:高层建筑紧凑布局。其中80%为社会福利住宅。改造该街区是弗莱堡最大的市政项目之一,花费了大约3000万欧元。
又如奥地利福拉尔贝格(Vorarlberg)州的一处社会住宅在节能改造中对建筑立面、地下室、阁楼的高效率保温隔热处理,同时使用有热回收利用的集中通风系统,运用太阳能板来提供热水,这些措施大大降低了建筑的能耗,达到了被动式建筑的标准,为居住在其中的低收入家庭节约了大量的费用。
营建低碳生活理念
营造低碳社会,更为重要的是每个生活在其中的人的参与,人的行为才是关键。在一栋绿色建筑建成以后,能否真正的节能并达到低碳排放,使用者的行为理念和正确使用,才是其中的关键。如何引导人们开始低碳生活,有多种方式,首先要让人们对于行为的碳排放有具体而直观的概念,才能进一步形成低碳排放的行为理念,不能仅仅停留在宣传口号上。
丹麦2030奥胡斯CO2中性计划(AARHUS C02030 Game and Event,Denmark)是由市政府出资进行研究的项目,目标是在2030年使奥胡斯成为二氧化碳中性(CO2-neutral)城市。其中一项为一个互动式游戏系统,旨在通过告诉游戏者日常点滴生活行为的碳排放量,来达到普及低碳概念,引导低碳生活理念。多个游戏参与者可以输入自己的各项生活习惯,游戏会逐一计算碳排放,从而算出碳排放总量,值低者胜出。同时游戏者可以通过改变生活方式来降低碳排放,但是不可以有过大的变化,否则游戏则会认为这是欺骗。例如,把上班方式为每天开车改为每天公交,实际上是很难做到和保持的,游戏不允许这样的改变,但可以改为每周一次公交。这样游戏者通过自己能够认可的改变来逐步降低碳排放,同时也可以看出每项举动对地球的影响,以及如何行动更为环保。游戏机计划安装在公共建筑,公交站点等处,人们通过简单而直接的方式了解自己的行为和碳排放之间的关系,直观而有趣,比之简单的宣传更能深入人心,潜移默化。同时市政府也可以通过该项游戏统计市民的不同理念和方式,为下一步的减排提供依据。
对建筑师而言,低碳设计是一个从城市尺度、建筑尺度以及人的尺度全方位的思考,这不仅仅是技术的运用,更是一次设计理念和价值标准的更新。在规划建设的实体——城市、建筑的方方面面逐步实现低碳的同时,以正确的方式引导人们产生和拥有低碳的生活理念,生活方式,才是成功的关键。
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