英国首个零碳社区的成败与得失：零碳建筑仍是未来必然趋势

 来源丨建筑碳中和

视觉丨童洋

责编丨韩玮烨

气候危机正引起全球的广泛关注，绿色低碳化发展道路已得到世界范围内的广泛认同，零碳建筑已成为世界各地的共同追求。

随着我国消费水平持续增长，中国家庭消费产生的碳排放水平呈现不断上升趋势，而且由于家庭消费活动的自身特点，其减排的复杂性远远超过工业部门，因此消费端减污降碳面临巨大的挑战。

开展零碳建筑试点，在社区中提倡绿色低碳生活方式，推行节能减排政策，促使居民了解并参加低碳活动，在家庭生活中做到低碳、环保是控制居民生活温室气体排放量的重要手段，是探索社区低碳化运营管理新模式的有效途径，对于推进双碳目标实现和美丽中国建设具有重要意义。

英国零碳社区贝丁顿BedZED于2002年建成，至今已运营近20年并获得了巨大的声望，但同时也在能源与水处理及创新技术应用方面产生了一系列的问题。本文以其为具体案例进行研究，分析它在十多年的建设与运营过程中的成败与得失。

项目位置

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项目介绍

贝丁顿社区位于伦敦南部萨顿区贝丁顿地区，是英国最大的零碳生态社区。该社区由英国著名的生态建筑师比尔·邓斯特(Bill Dunster)设计，建成于2002年，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，其设计理念是不牺牲现代生活舒适性的前提下，建造节能环保的和谐社区。

该零碳社区所在地原来是一片污物回填地，萨顿区政府为了将废地充分利用起来，决定在此开发生态村项目，希望建造一个“零化石能耗发展社区”，即整个小区只使用可再生资源产生满足居民生活所需的能源，不向大气释放二氧化碳，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、水和汽车使用率的各种良策。

这一理念提出后，伦敦最大的非营利性福利住宅联合会Peabody信托开发组织和环境评估专业公司生态区域开发集团于2000年开始联手打造贝丁顿零碳社区，并于2002年建成。社区建筑设计由英国著名生态建筑师比尔·邓斯特完成。在碳中和理念兴起后，这里成为了全世界的焦点。

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技术体系

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能源供应零排放

用水用电是居民生活中必须的能耗。贝丁顿零碳社区采用热电联产系统为社区居民提供生活用电和热水，尤其是其热电联产工厂CHP（Combined Heat and Power）使用木材废弃物、附近地区的树木修剪废料等替代化石能源作为燃料发电，是一大亮点。CHP的燃烧炉是一种特殊的燃烧器，木屑在全封闭的系统中碳化，发出热量并产生电能。燃烧过程中不产生二氧化碳，其净碳释放为零。CHP生产的热水通过保温管道输送到每户核心位置的热水罐中。在寒冷季节可起到暖气的作用。

CHP木材的预测需求量为1100吨／年，其来源包括周边地区的木材废料和邻近的速生林；为此，社区有一片三年生的70公顷速生林，每年砍伐其中的三分之一，并补种上新的树苗，以此循环。树木成长过程中吸收了二氧化碳，在燃烧过程中等量释放出来，因此它是一种零温室气体排放的清洁能源。

不幸的是，热电联产电厂经常不得不停止使用以进行改造和维护。内部冷凝和焦油积聚是一个真正的问题，部分原因是工厂必须每晚关闭，每天早上重新启动，而不是连续运行——这是议会规划人员担心噪音污染。

2005年，CHP工厂被拆除，取而代之的是三台传统的天然气锅炉，为区域供热计划提供热量。从那时起，BedZED不得不从电网获取大部分电力，这是一个重大挫折。

2017年，安装了一个新的生物质锅炉，燃烧木屑——一种接近零碳的燃料。在政府的可再生热激励计划的支持下，这台240千瓦的锅炉为社区的区域供热系统提供所有热量。由此为社区购买的电网电力采用绿色电价，所有电力消耗均与零碳风力涡轮机和水电计划的发电量相匹配，并享有可再生能源原产地保证证书。至此，贝丁顿社区逐渐实现了其最初的零化石燃料雄心。

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采暖系统零能耗

英国冬季寒冷漫长，有大约半年为采暖期。针对这一特点，贝丁顿零碳社区通过各种措施减少建筑热损失并充分利用太阳热能，以实现不使用传统采暖系统的目标。

（1）社区建筑的绝缘水平远高于建造时强制性建筑标准的要求。朝南立面上的窗户是双层玻璃，而BedZED朝北、东、西的较小窗户是三层玻璃。外墙在外砖层和混凝土砌块内层之间有300毫米厚的岩棉绝缘层。相同绝缘层安装在地面混凝土地板和屋顶下方。混凝土地板和天花板以及外墙上的混凝土砌块，连同其结构钢框架，为建筑提供了大部分热质量。这有助于全年将温度保持在舒适的水平。除此之外还包括各建筑物紧凑相邻以减少建筑的总散热面积，窗框采用木材以减少热传导等。

（2）屋顶上装有以风为动力的自然通风管道——风帽。它是一种自然通风装置，具有特殊的开口设计，能随风旋转，从而将室外的新鲜空气通过管道引入室内。通常室内温度较高，“风帽”中的热交换模块利用废气中的热量来预热室外寒冷的新鲜空气，因此室内温度不会因为空气的流动而有所下降，借助自然通风系统实现了最小化通风能耗，根据实验，最多有70%的通风热损失可以在此热交换过程中挽回此外，屋顶的风动换气系统利用热交换原理，保证在空气流通时可保持50%~70%的空气湿度。

（3）在减少热损失的同时，贝丁顿零碳社区的建筑还注重增加得热，每户住宅都设计有朝阳的玻璃房，可以最大限度地吸收阳光带来的热量；屋顶采用太阳能板，退台的建筑形体减少了相互遮挡，以获得最多的太阳热能。每户玻璃房还是重要的温度调节器，冬天，双层玻璃吸收大量的太阳辐射热量来提高室内温度；夏天，将其打开变成开敞阳台，组织建筑散热。充分利用建筑内部灯具等各种设施、人体及其活动和生活用热水产生的热量。

而且房屋使用了可积蓄热能的材质建造，温度过高时，房屋即可自动储存热能，甚至可以保留每个家庭煮饭时所产生的热能，等到温度降低时再自动释放，以此减少暖气的使用。

虽然大部分热量需求由居住者的热量和太阳能获得满足，但它的家庭和工作场所仍然需要一些额外的热量——主要是提供家庭热水。街区北侧的住宅和工作场所缺乏自己的阳光空间，也需要一些空间供暖。

这种额外的热量是通过热电联产工厂CHP供热系统提供的，该系统通过地下绝缘管道网络在社区周围循环热水。每个家庭都有自己的大型热水箱，放置在通风柜中，由供热网加热。水箱全年提供家庭的所有热水，以补充较低水平的被动太阳能加热。街区北侧的家庭和工作空间有传统的散热器，也由这种区域供暖系统加热。

（4）社区建筑的屋顶还种植了大量的半肉质植物植物，以达到自然调节室内温度的效果。冬日，景天类植物就是防止室内热量流失的绿色屏障；夏天，这些隔热降温的绿色屏障上还会开满鲜花，把整个贝丁顿装扮成美丽的大花园。

但是，根据2018年的一份居住者调查报告，街区南侧的房屋在夏天会过于炎热，其他的季节要舒适得多。

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示范建筑成本低廉

贝丁顿零碳社区并没有像其他生态示范建筑一样，采用成本较高的新技术和新材料，导致造价昂贵。社区在建造过程中因“就近取材”和大量使用回收建材而大大降低了成本。为了节约能源，建筑的95%结构用钢材是从35英里内的拆毁建筑场地回收的，其中部分来自一个废弃的火车站，许多木料和玻璃都是从附近的工地上“拣”的。建筑窗框选用木材而不是未增塑聚氯乙烯，仅这一项就相当于在制造过程中减少了10%以上（约800吨）的二氧化碳排放量。同时，为减少运费和污染，建筑所需的新材料都购自最近的建材市场。

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居家生活资源消耗少

贝丁顿零碳社区在水资源、能源、交通、土地、选材、教育等方面都涉及了低耗的设计，具体节能措施例如：整个贝丁顿零碳社区全部使用低能耗灯具和节能电器；厨房的电表、水表、天然气表可以让居民对自己使用的能源量一清二楚。厨房的橱柜由四部分组成，方便了居民对物品进行归类和循环使用。其他一些环保措施还包括能将用水量减至最低的低压淋浴设备。重点来看一下它的雨水收集利用。

英国是一个多雨的国家，英国的雨水收集灵感起初来源于比利时，因为当时的比利时法律要求收集商业建筑附近的雨水。为了实现对水资源的充分利用，社区建有独立完善的污水处理系统和雨水收集系统。生活废水被送到小区内的生物污水处理系统净化处理，部分处理过的中水和收集的雨水被储存后用于冲洗马桶。

其后，这些水即可进行净化处理，并在芦苇湿地中进行生物回收。而多余的中水则通过铺有砂砾层的水坑渗入地下，重新被土壤吸收。

此外，设计者采用多种节水装置降低水的消耗量。比如，所有马桶均采用控制冲水量的双冲按钮，一次冲水量比普通马桶节水5～7升；采用节水喷头，每分钟水流量比普通喷头少6升；节水龙头装有水流自动检测功能，每分钟水流量比普通水龙头少13升。

雨水系统的基础结构非常简单，通常是从屋顶上，用一根下水管收集雨水，将水引到一个水箱(现在由集雨模块拼装的水池代替)里，再从水箱泵送到一个小储水箱中以便使用，旱季储水箱还会自动供应自来水。系统中所有的传感器，泵和阀都可以通过一台专用雨水系统控制器进行监控。

这套系统对多雨和干旱的地区同样适用，水资源短缺的地区可以使用它来节约清洁水，饱受水患的区域可以用来收集雨水，防止下水道系统超负荷运转，同时避免雨水直接流入河流、湖泊或海洋。

（1）雨水源头减排与收集

屋顶雨水收集：每栋房子的地下都安装有大型蓄水池，屋顶雨水通过过滤管道流到蓄水池后被储存起来。蓄水池与每家厕所相连，将雨水用于冲洗马桶(雨量的计算)。

住宅的屋顶雨水缓滞：用半肉质植物减缓雨水流到地表的速度，防止因雨水流速过快导致地表积水。

雨水传输与调节：经屋顶花园、路面和铺地流走的雨水被排向社区入口一侧曾经干涸的渠道里，形成水景，增添野趣。

（2）废水利用

每家都安装了小型生物污水处理设备，称作“生活机器”(Living Machine)。可以将污水中的养分提取出来作为肥料，污水处理后与收集的雨水一起用来冲洗厕所。

冲厕所后的废水经过生化处理后一部分用来灌溉社区里的植物和草地，一部分重新流入蓄水池中，继续作为冲洗用水。

（3）节水措施

在厨房中安装醒目的水表，以鼓励节水。节水装置：节水喷头(每分钟水流量为14升，普通20升)，节水龙头(每分钟流水量为7升，普通20升)，双冲马桶(一次冲水量2~4升，普通9.5升)，使用小容量浴缸。

（4）整体量化结果

从量化的节约能量上来看，根据入住第一年的监测数据，小区居民节约用水50%，节水1025t。

（5）二氧化碳排放及能耗

来自加热和热水排放的二氧化碳

基于每千瓦时天然气产生 0.185kg/CO2/kWh的转换系数，这相当于：1.0kg CO2/人/天；652.3kgCO2/住宅/年；8.9 kg CO2/平米/年。

如果CHP正在运行并使用Defra的0.25kg/CO2/kWh生物量转换系数（运输距离小于30英里），这相当于：0.1kgCO2/人/天；88.2kgCO2/住宅/年；1.2kgCO2/平米/年。

不过，也有居住者反应，“生活机器”并不是那么好用，而且还经常发生故障。本文认为除了节能，节水同样非常重要。11月7日中共中央 国务院《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》中明确提出“实施国家节水行动，强化农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损。推进污水资源化利用和海水淡化规模化利用。”提供节能节水服务的企业迎来了发展良机。

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绿色交通低碳出行

为减少居民乘车出行，社区内的办公区为部分居民提供在社区内工作的机会。公寓和商住、办公空间的联合开发，使这些居民可以从家中徒步前往工作场所，减少社区内的交通量。同时，为减少居民驾车外出，物业管理公司为社区内的商店组织当地货源，提供新鲜的环保蔬菜、水果等食品；退台式屋顶的设计，为每一层公寓提供了露台或花园的空间，鼓励居民在自家花园种植蔬菜和农作物；社区内还设置多种公共场所——商店、咖啡馆和带有儿童看护设施的保健中心，满足了居民多样化的生活需要。

此外，社区建有良好的公共交通网络，包括两个通往伦敦的火车站台和社区内部的两条公交线路。开发商还建造了宽敞的自行车库和自行车道。遵循“步行者优先”的政策，人行道上有良好的照明设备，四处都设有婴儿车、轮椅通行的特殊通道，还为电动车辆设置免费的充电站。其电力来源于所有家庭安装的太阳能光电板（将太阳能转换为电能），总面积为777平方米的太阳能光电板，峰值电量高达109千瓦/时，可供40辆电动车使用。

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快乐社区节俭环保

目前，贝丁顿社区的居住人口近300人，既有教师、医生和警察等公共部门的工作人员，也有退休老人和低收入者。在这里，很多人逐渐改变了以往不够环保的生活习惯，居民们使用可洗涤的尿布或可循环产品的情况远远高于其他居住区。然而，节约环保的居家生活并不意味着清贫简朴的“苦行僧”生活。恰恰相反，这里所有的房子配套设施都非常完善，既有电脑、网络和高级音响，又有各种小家电。而这正是贝丁顿社区最初的设计理念之一——环保而且舒适。

根据入住第一年的监测数据，贝丁顿每家住户一年的水电费支出可减少3847英镑。与其他社区相比，该生态社区住户的采暖能耗降低了88%，用电量减少25%，用水量只相当于英国平均用水量的50%，汽车行驶里程为全国平均水平的65%，减少二氧化碳排放147.1吨。

图片来源：图虫创意

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经验借鉴

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零耗能的设计理念

贝丁顿零碳社区的建筑师Bill Dunster认为：社区建设的核心是在提高生活质量的同时，要有效降低资源的消耗。为此，他与环境顾问公司生态区开发集团合作，成立了一个称作零能耗工厂（ZEDfactory）的组织，通过切实有效的工作证明环保生活方式的必要性和可行性。

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贯彻绿色标准

贝丁顿零碳社区研发了一系列标准。根据场地条件和需求进行分析，给出明确环保要求的同时提供相应的造价，使开发商在项目策划阶段就能知道开发成本。由于在项目中体现了可持续的目标，开发商往往会因此而获得提高容积率的奖励，从而平衡在绿色建设方面的投入。

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与供应商合作

贝丁顿零碳社区与产品供应商建立了密切的关系，共同研发产品并推向市场。他们甚至可以商定设计中采用的产品价格，向业主提供最大的优惠。社区还将设计与施工紧密地结合在一起，并与专业咨询公司建立长期的合作关系，可以不断验证和改进设计。

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项目教训

在战术层面，从项目的早期阶段就出现了一些误判，一系列不同的团体依次负责设计和使系统工作。项目团队设计了一个雨水和循环水组合系统，而Albion Water继承了一个不可行的折衷系统，不得不在现有的受限参数内重新设计和构建。

由于理念过于超前，需求管理、雨水收集、雨水管理、绿水回收和蓄热等概念在同一系统内从未协调一致，导致地下储罐过大、处理过的污水浪费、用于各种用途的水的质量不确定性。随着技术的进步，避免这个问题的合适工具才刚刚出现。

Albion Water承诺交付BedZED的供水和废水回收厂，然而，该公司(AWL)的倒闭使BedZED居民陷入困境，最后SWW继续为居民提供基本的法定服务。泰晤士水务现在承担了将供水恢复到规范标准的有限责任，同时目前通过其自己的网络去除废水。它还打算安装一个膜生物反应器作为主要处理系统。

施工期间的现场管理存在一些固有的弱点，显然在同时处理BedZED开发中推出的所有新的“可持续”技术方面遇到了困难。这样艰巨的任务，出现问题一点也不为过。而沟通不畅、决策延迟、施工计划不合时宜以及由于随之而来的延误而导致在现场工作的小公司的一些裁员和关闭，加剧了困难。

也许从BedZed中得出的最重要的教训是需要指定一个有能力的组织，负责综合水资源管理的所有方面，并从一开始就在规划过程中与项目发起人接触。

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结语

贝丁顿零碳社区于2002年完工，已经有数万人参观，并继续吸引来自世界各地的建筑行业人士。可以说，它是住房开发项目中最雄心勃勃的全面可持续性尝试。它的大部分内容都经受住了时间的考验，不过事实证明，项目也存在部分问题，例如它成本超支和一些技术故障的不便事实，有一些绿色技术难以采用，技术效果不佳，有些则过于雄心勃勃。

然而，BedZED最大和最重要的成功在于它仍然是一个有吸引力和受欢迎的居住地，这表明向绿色低碳、可持续生活的转变不需要牺牲和不适。其居民的暖气、电费和电费远低于普通住房，少数在市场上出售的BedZED房屋的售价高于当地平均水平。

我国建筑正在向高品质绿色建筑、超低能耗建筑发展，而零碳建筑是未来的必然趋势。如何实现低成本、可持续、高舒适的零碳建筑建造与运营，贝丁顿零碳社区的成败得失对于我国的建筑业与房地产企业有非常重要的借鉴意义。