低碳社区及其规划特征

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编者按 这是一篇综述性质的介绍，具体而全面。文内以详实的数据剖析了有关于低碳社区兴起的背景、原因，并阐述了低碳社区的含义和基本特征，更重要的是介绍了国际上新兴的各种可再生能源技术，为我们勾勒了一幅具有可操作性且前景光明的低碳社区全景图。

一、兴建低碳社区的必然趋势

保护地球家园必须减少碳排放已是全球共识，以工业化为主要特征的现代社会已经深深地依赖于看似廉价的化石燃料(煤炭、石油和天然气等)，这些能源资源的使用将增加二氧化碳浓度并最终引起气候变暖，它们已经构成了世界经济和社会发展的关键物质基础，这便是高碳能源驱动下的社会经济模式。国际能源署（IEA）的 世界能源展望（WEO）预测了2002年至2030年全球二氧化碳排放量从2002年的230亿吨增长到2030年的380亿吨，增长率为62%。

被联合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)确认为影响全球气候的温室气体种类及其影响当量：

温室效应气体的产生来源（资料来源：EPA（2001）“U.S.High Gap Gas Emissions 1990-2010: Inventories, Projections, and Opportunities for Reductions”）.

从以上具体数据和分析来看，除了人类工业活动之外，其实人类的生活方式也会导致大量温室气体的产生。随着全球经济的快速发展以及城市化进程的快速演进，人们的生活方式发生了巨大的变化。在西方高能耗、高消费生活方式的影响下，一座座水泥都市取代了人与自然共处的社区，人造环境取代了自然环境，紧张的生活节奏和日益退化的自然环境，使大部分现代人陷入了亚健康状态。

为了服务于经济的持续快速增长以及更高档次的生活方式，能源需求越来越大，传统用能方式导致的环境恶化和资源短缺问题也日益严峻。不可持续的能源使用方式和状态，已经成为现代社会发展的一个误区。在全球气候变暖和能源环境问题的压力下，使用清洁的可再生能源逐步替代煤油气等传统能源，回归道法万物、天人合一的生活方式越来越成为人们向往的理想状态。

二、低碳社区的发展趋势、理念和特征

从纷扰喧嚣的都市把人们带到清新恬静的大自然，这是在联合国总部召开的可持续性发展会议期间，“全球生态村联盟”发出的倡议，正因为于此，为保护生态环境而组建或形成的人类居住社区也称“生态村”便在世界各地应运而生。

近年来，英国政府推出了一项名为“贝丁顿零能耗发展”生态村的项目，将众多节能减排的措施集中于一个小生态村中，理念超前且颇具创意。 生态村建筑师比尔・ 邓斯特的设计理念是，建造一个“零能耗发展社区”，即整个小区只使用可再生资源产生的能源满足居民生活所需，不向大气释放二氧化碳，因此是一个“零碳”项目，其目的是向人们展示一种在城市环境中实现可持续居住的解决方案以及减少能源、水和汽车使用率的良策。

加拿大的生态社区强调公民的认同感即需要社区居民的共同参与来实现社区的生存、成长和运作。生态社区是生态建筑设计最基本的起点，有了基本的集中式居住规模，社区的生态设计可以营造舒适的生活环境如开发污水和雨水循环、废弃物再利用、太阳能利用等系统都有赖于社区获得综合效益。

社区是人们生活、居住的主要场所，透过低碳社区建设低碳经济更具效果。低碳社区指在社区内除了将所有活动所产生的碳排放降到最低外，也希望透过生态绿化等措施，达到零碳排放的目标。全球各地已出现了不少低碳社区或碳中和社区，典型的有英国的贝丁顿、德国的沃邦和瑞典的维克舍。这些地区都有计划地以低碳或可持续的概念来改变民众的行为模式，来降低能源的消耗和减少二氧化碳的排放。低碳社区的规划注重绿化、水文、景观、空气、日照、通风、噪音、无污染、气候、绿色住宅、能源、垃圾等十二项指标特征。

三、目前可应用于低碳社区的技术及其实例

低碳技术包含可再生能源技术，是全球科技创新热点，其产业发展也十分迅速，需要强有力的技术创新体系的支撑。低碳技术创新是低碳社区示范的基础内容，包括模块化智能型生态环保住宅、生物汽油和生物柴油液体燃料技术、使用社区废油制取生物柴油的应用、螺旋水电机技术、城市垃圾填埋场沼气收集与发电技术、普新活动罩水压沼气发酵装置、微风风力发电技术、可作为屋面板的建筑构件型太阳能集热器 / 热水系统等。

社区能源供应来源多种多样。其一是小水电能源。由德国IBS公司发明的水力螺旋发电机的独到之处在于对水流能量进行逆向利用，把阿基米德螺旋泵转变成一个可以从水流中提取能量的发电机。通过利用河流中不同水位之间的能量来驱动螺旋泵的转轴，在将高水位的水流输送到低水位的过程中汲取水流中储存的能量，将其转化成电能。水力螺旋机技术的优点有：无需监控系统，可自行调节水体供给和供给频率；运行效率高于水轮机和小型涡轮机；效率梯度平稳；转速低（20rpm-80rpm），运行稳定、防磨损；无需定期清洁，易维护；对河道、湖泊里的鱼虾无损害；基础工事少，安装简便；无堵塞，无需隔栏装；能量利用充分等。我们可以利用倒灌河的低水头水力资源，建设螺旋小水电站,给生态示范社区提供电力。

其二是生物油能源。美国太平洋生物柴油公司目前在全球拥有六间生物柴油工厂，每个工厂每年使用75680万公升废油或原料油提炼生物柴油。其生产工艺模块化，可以按给料量增加生产模块提产。其生产的生物柴油可以代替石油燃料，可与汽油按1%到100%的比例进行混合，其中生物柴油比例达到20％或以上时，能够显著减少粉尘和硫化物的排放。燃油发动机、农机、船舶和其他交通工具都可以使用生物柴油驱动。实践证明，从本地植物油包括烹饪废油或初榨植物油取材制取生物柴油，这不仅可行，而且有利于本地经济。使用该技术，社区居民可以将本区产生的废油或农产品成为了本地生产燃油的原料，从而减少垃圾填埋，同时增加农业就业机会，而产油获利大部分将留在社区。

其三是生物燃料能源。国外正在积极发展生物柴油产业，且在欧美等国家和地区发展速度极快。在欧盟，以菜籽油作为主要原料，2004年生产生物柴油达200万吨，在美国，生物柴油已成为美国替代燃油中增长最快的产品。中国是世界油菜籽生产大国，年产量达到1000万吨，居世界首位。巴西TECBIO公司的生物柴油工艺，主要是使用NaOH或KOH作为催化剂，对菜油和动物脂肪进行酯基转移反应，制取甲醇或乙醇。可以根据我国大量生产油菜子的资源优势，利用该技术建设大型生物燃料基地，使当地农民走上生物能源产业致富之路。

其四是垃圾沼气能源。垃圾填埋场3R循环利用技术采用特有的技术收集填埋场产生的沼气并用来发电，不仅可以解决污染问题，而且可以利用可再生能源发电,是节约能源的循环经济典型案例。

其五风能发电。全永磁悬浮风力发电机的启动风速为１．５米／秒以下、发电风速为２米／秒，可以做到“轻风启动，微风发电”。而传统风力发电机的这两项数值则分别为３．５米／秒、４．２米／秒。这项新技术的问世比传统发电设备所要求的风速大为下降，提高了风能的利用率，增加了发电量，而且节约了发电成本。

除了配套设计可采用再生能源技术，社区建筑本身也具备节能功能。屋面板的建筑构件可采用太阳能集热器 / 热水系统技术，作为太阳能热水器的升级产品，该产品主要技术特征是系统外露可见的重要部件，太阳集热器建材化、标准化、模块化、多功能和系统形式和功能与建筑一体化。由太阳能集热器阵列与智能控制器；带辅助热源和温度、压力、用电安全装置的承压密闭换热水罐；独立辅助热源加热设备；光伏电池；水泵；低温辐射供热地板等部件、装置构成的与建筑一体化的太阳节能热水系统、太阳节能热水供暖系统、太阳能热风供热干燥系统和太阳节能热水与光伏发电系统能高标准满足现代建筑的节能、环保、使用需求。在生态别墅住宅中可以大量采用建筑材料模块的太阳能热水系统。

英国的贝丁顿低碳社区座落于伦敦南部的萨顿市（Sutton），在一个小区的屋顶上飘扬着五颜六色的烟帽（图1），屋顶的南面铺满了太阳能板，北面种满了植物。而38度倾斜的屋顶，恰好是伦敦的纬度。这个占地1.7公顷，包括82个单元（271套公寓）和近2400平方米的办公商用面积的小区在2000年建成后，即贝丁顿零能耗发展居住区（BedZED）就名动世界，它是世界上第一个完整的生态村，也是英国最大的零碳生态区。而它的缔造者是一个叫ZED factory 的英国建筑公司，也叫做零碳工厂，该公司也是上海世博会零碳馆的设计者。社区内的垃圾采用集中处理方式，废弃物先采用分类，无机物回收（图2-3），社区内的有机废弃物采用堆肥方式回收，填满沼气回收发电（图4-5），形成了一个良性的绿色的能源供应和回收的循环系统。