英國首個零碳社區的成敗與得失：零碳建築仍是未來必然趨勢_風聞

 來源丨建築碳中和

視覺丨童洋

責編丨韓瑋燁

氣候危機正引起全球的廣泛關注，綠色低碳化發展道路已得到世界範圍內的廣泛認同，零碳建築已成為世界各地的共同追求。

隨着我國消費水平持續增長，中國家庭消費產生的碳排放水平呈現不斷**上升趨勢，**而且由於家庭消費活動的自身特點，其減排的複雜性遠遠超過工業部門，因此消費端減污降碳面臨巨大的挑戰。

開展零碳建築試點，在社區中提倡綠色低碳生活方式，推行節能減排政策，促使居民瞭解並參加低碳活動，在家庭生活中做到低碳、環保是控制居民生活温室氣體排放量的重要手段，是探索社區低碳化運營管理新模式的有效途徑，對於推進雙碳目標實現和美麗中國建設具有重要意義。

英國零碳社區貝丁頓BedZED於2002年建成，至今已運營近20年並獲得了巨大的聲望，但同時也在能源與水處理及創新技術應用方面產生了一系列的問題。本文以其為具體案例進行研究，分析它在十多年的建設與運營過程中的成敗與得失。

項目位置

01

項目介紹

貝丁頓社區位於倫敦南部薩頓區貝丁頓地區，是英國最大的零碳生態社區。該社區由英國著名的生態建築師比爾·鄧斯特(Bill Dunster)設計，建成於2002年，佔地1.7公頃，包括82個單元（271套公寓）和近2400平方米的辦公商用面積，其設計理念是不犧牲現代生活舒適性的前提下，建造節能環保的和諧社區。

該零碳社區所在地原來是一片**污物回填地，薩頓區政府為了將廢地充分利用起來，決定在此開發生態村項目，希望建造一個“零化石能耗發展社區”，**即整個小區只使用可再生資源產生滿足居民生活所需的能源，不向大氣釋放二氧化碳，其目的是向人們展示一種在城市環境中實現可持續居住的解決方案以及減少能源、水和汽車使用率的各種良策。

這一理念提出後，倫敦最大的非營利性福利住宅聯合會Peabody信託開發組織和環境評估專業公司生態區域開發集團於2000年開始聯手打造貝丁頓零碳社區，並於2002年建成。社區建築設計由英國著名生態建築師比爾·鄧斯特完成。在碳中和理念興起後，這裏成為了全世界的焦點。

02

技術體系

1

能源供應零排放

用水用電是居民生活中必須的能耗。貝丁頓零碳社區採用熱電聯產系統為社區居民提供生活用電和熱水，尤其是其熱電聯產工廠CHP（Combined Heat and Power）使用木材廢棄物、附近地區的樹木修剪廢料等替代化石能源作為燃料發電，是一大亮點。CHP的燃燒爐是一種特殊的燃燒器，木屑在全封閉的系統中碳化，發出熱量併產生電能。燃燒過程中不產生二氧化碳，其淨碳釋放為零。CHP生產的熱水通過保温管道輸送到每户核心位置的熱水罐中。在寒冷季節可起到暖氣的作用。

CHP木材的預測需求量為1100噸／年，其來源包括周邊地區的木材廢料和鄰近的速生林；為此，社區有一片三年生的70公頃速生林，每年砍伐其中的三分之一，並補種上新的樹苗，以此循環。樹木成長過程中吸收了二氧化碳，在燃燒過程中等量釋放出來，因此它是一種零温室氣體排放的清潔能源。

不幸的是，熱電聯產電廠經常不得不停止使用以進行改造和維護。內部冷凝和焦油積聚是一個真正的問題，部分原因是工廠必須每晚關閉，每天早上重新啓動，而不是連續運行——這是議會規劃人員擔心噪音污染。

2005年，CHP工廠被拆除，取而代之的是三台傳統的天然氣鍋爐，為區域供熱計劃提供熱量。從那時起，BedZED不得不從電網獲取大部分電力，這是一個重大挫折。

2017年，安裝了一個新的生物質鍋爐，燃燒木屑——**一種接近零碳的燃料。**在政府的可再生熱激勵計劃的支持下，這台240千瓦的鍋爐為社區的區域供熱系統提供所有熱量。由此為社區購買的電網電力採用綠色電價，所有電力消耗均與零碳風力渦輪機和水電計劃的發電量相匹配，並享有可再生能源原產地保證證書。至此，貝丁頓社區逐漸實現了其最初的零化石燃料雄心。

2

採暖系統零能耗

英國冬季寒冷漫長，有大約半年為採暖期。針對這一特點，貝丁頓零碳社區通過各種措施減少建築熱損失並充分利用太陽熱能，以實現不使用傳統採暖系統的目標。

**（1）社區建築的絕緣水平遠高於建造時強制性建築標準的要求。**朝南立面上的窗户是雙層玻璃，而BedZED朝北、東、西的較小窗户是三層玻璃。外牆在外磚層和混凝土砌塊內層之間有300毫米厚的岩棉絕緣層。相同絕緣層安裝在地面混凝土地板和屋頂下方。混凝土地板和天花板以及外牆上的混凝土砌塊，連同其結構鋼框架，為建築提供了大部分熱質量。這有助於全年將温度保持在舒適的水平。除此之外還包括各建築物緊湊相鄰以減少建築的總散熱面積，窗框採用木材以減少熱傳導等。

**（2）屋頂上裝有以風為動力的自然通風管道——風帽。**它是一種自然通風裝置，具有特殊的開口設計，能隨風旋轉，從而將室外的新鮮空氣通過管道引入室內。通常室內温度較高，“風帽”中的熱交換模塊利用廢氣中的熱量來預熱室外寒冷的新鮮空氣，因此室內温度不會因為空氣的流動而有所下降，藉助自然通風系統實現了最小化通風能耗，根據實驗，最多有70%的通風熱損失可以在此熱交換過程中挽回此外，屋頂的風動換氣系統利用熱交換原理，保證在空氣流通時可保持50%~70%的空氣濕度。

**（3）在減少熱損失的同時，貝丁頓零碳社區的建築還注重增加得熱，每户住宅都設計有朝陽的玻璃房，可以最大限度地吸收陽光帶來的熱量；屋頂採用太陽能板，退台的建築形體減少了相互遮擋，以獲得最多的太陽熱能。每户玻璃房還是重要的温度調節器，**冬天，雙層玻璃吸收大量的太陽輻射熱量來提高室內温度；夏天，將其打開變成開敞陽台，組織建築散熱。充分利用建築內部燈具等各種設施、人體及其活動和生活用熱水產生的熱量。

而且房屋使用了可積蓄熱能的材質建造，温度過高時，房屋即可自動儲存熱能，甚至可以保留每個家庭煮飯時所產生的熱能，等到温度降低時再自動釋放，以此減少暖氣的使用。

雖然大部分熱量需求由居住者的熱量和太陽能獲得滿足，但它的家庭和工作場所仍然需要一些額外的熱量——主要是提供家庭熱水。街區北側的住宅和工作場所缺乏自己的陽光空間，也需要一些空間供暖。

這種額外的熱量是通過熱電聯產工廠CHP供熱系統提供的，該系統通過地下絕緣管道網絡在社區周圍循環熱水。每個家庭都有自己的大型熱水箱，放置在通風櫃中，由供熱網加熱。水箱全年提供家庭的所有熱水，以補充較低水平的被動太陽能加熱。街區北側的家庭和工作空間有傳統的散熱器，也由這種區域供暖系統加熱。

**（4）社區建築的屋頂還種植了大量的半肉質植物植物，以達到自然調節室內温度的效果。**冬日，景天類植物就是防止室內熱量流失的綠色屏障；夏天，這些隔熱降温的綠色屏障上還會開滿鮮花，把整個貝丁頓裝扮成美麗的大花園。

但是，根據2018年的一份居住者調查報告，街區南側的房屋在夏天會**過於炎熱，**其他的季節要舒適得多。

3

示範建築成本低廉

貝丁頓零碳社區並沒有像其他生態示範建築一樣，採用成本較高的新技術和新材料，導致造價昂貴。社區在建造過程中因“就近取材”和大量使用回收建材而大大降低了成本。為了節約能源，建築的95%結構用鋼材是從35英里內的拆毀建築場地回收的，其中部分來自一個廢棄的火車站，許多木料和玻璃都是從附近的工地上“揀”的。建築窗框選用木材而不是未增塑聚氯乙烯，僅這一項就相當於在製造過程中減少了10%以上（約800噸）的二氧化碳排放量。同時，為減少運費和污染，建築所需的新材料都購自最近的建材市場。

4

居家生活資源消耗少

貝丁頓零碳社區在水資源、能源、交通、土地、選材、教育等方面都涉及了低耗的設計，具體節能措施例如：整個貝丁頓零碳社區全部使用低能耗燈具和節能電器；廚房的電錶、水錶、天然氣表可以讓居民對自己使用的能源量一清二楚。廚房的櫥櫃由四部分組成，方便了居民對物品進行歸類和循環使用。其他一些環保措施還包括能將用水量減至最低的低壓淋浴設備。重點來看一下它的雨水收集利用。

英國是一個多雨的國家，英國的雨水收集靈感起初來源於比利時，因為當時的比利時法律要求收集商業建築附近的雨水。為了實現對水資源的充分利用，社區建有獨立完善的污水處理系統和雨水收集系統。生活廢水被送到小區內的生物污水處理系統淨化處理，部分處理過的中水和收集的雨水被儲存後用於沖洗馬桶。

其後，這些水即可進行淨化處理，並在蘆葦濕地中進行生物回收。而多餘的中水則通過鋪有砂礫層的水坑滲入地下，重新被土壤吸收。

此外，設計者採用多種節水裝置降低水的消耗量。比如，所有馬桶均採用控制沖水量的**雙衝按鈕，**一次沖水量比普通馬桶節水5～7升；**採用節水噴頭，**每分鐘水流量比普通噴頭少6升；節水龍頭裝有水流自動檢測功能，每分鐘水流量比普通水龍頭少13升。

雨水系統的基礎結構非常簡單，通常是從屋頂上，用一根下水管收集雨水，將水引到一個水箱(現在由集雨模塊拼裝的水池代替)裏，再從水箱泵送到一個小儲水箱中以便使用，旱季儲水箱還會自動供應自來水。系統中所有的傳感器，泵和閥都可以通過一台專用雨水系統控制器進行監控。

這套系統對多雨和乾旱的地區同樣適用，水資源短缺的地區可以使用它來**節約清潔水，**飽受水患的區域可以用來收集雨水，防止下水道系統超負荷運轉，同時避免雨水直接流入河流、湖泊或海洋。

**（1）**雨水源頭減排與收集

屋頂雨水收集：每棟房子的地下都安裝有大型蓄水池，屋頂雨水通過過濾管道流到蓄水池後被儲存起來。蓄水池與每家廁所相連，將雨水用於沖洗馬桶(雨量的計算)。

住宅的屋頂雨水緩滯：用半肉質植物減緩雨水流到地表的速度，防止因雨水流速過快導致地表積水。

雨水傳輸與調節：經屋頂花園、路面和鋪地流走的雨水被排向社區入口一側曾經乾涸的渠道里，形成水景，增添野趣。

（2）廢水利用

每家都安裝了小型生物污水處理設備，稱作“生活機器”(Living Machine)。可以將污水中的養分提取出來作為肥料，污水處理後與收集的雨水一起用來沖洗廁所。

沖廁所後的廢水經過生化處理後一部分用來灌溉社區裏的植物和草地，一部分重新流入蓄水池中，繼續作為沖洗用水。

（3）節水措施

在廚房中安裝醒目的水錶，以鼓勵節水。節水裝置：節水噴頭(每分鐘水流量為14升，普通20升)，節水龍頭(每分鐘流水量為7升，普通20升)，雙衝馬桶(一次沖水量2~4升，普通9.5升)，使用小容量浴缸。

（4）整體量化結果

從量化的節約能量上來看，根據入住第一年的監測數據，小區居民節約用水50%，節水1025t。

（5）二氧化碳排放及能耗

來自加熱和熱水排放的二氧化碳

基於每千瓦時天然氣產生 0.185kg/CO2/kWh的轉換系數，**這相當於：**1.0kg CO2/人/天；652.3kgCO2/住宅/年；8.9 kg CO2/平米/年。

如果CHP正在運行並使用Defra的0.25kg/CO2/kWh生物量轉換系數（運輸距離小於30英里），**這相當於：**0.1kgCO2/人/天；88.2kgCO2/住宅/年；1.2kgCO2/平米/年。

不過，也有居住者反應，“生活機器”並不是那麼好用，而且還經常發生故障。本文認為除了節能，節水同樣非常重要。11月7日中共中央 國務院《關於深入打好污染防治攻堅戰的意見》中明確提出“實施國家節水行動，強化農業節水增效、工業節水減排、城鎮節水降損。推進污水資源化利用和海水淡化規模化利用。”提供節能節水服務的企業迎來了發展良機。

5

綠色交通低碳出行

為減少居民乘車出行，社區內的辦公區為部分居民提供在社區內工作的機會。公寓和商住、辦公空間的聯合開發，使這些居民可以從家中徒步前往工作場所，減少社區內的交通量。同時，為減少居民駕車外出，物業管理公司為社區內的商店組織當地貨源，**提供新鮮的環保蔬菜、水果等食品；**退台式屋頂的設計，為每一層公寓提供了露台或花園的空間，鼓勵居民在自家花園種植蔬菜和農作物；社區內還設置多種公共場所——商店、咖啡館和帶有兒童看護設施的保健中心，滿足了居民多樣化的生活需要。

此外，社區建有良好的公共交通網絡，包括兩個通往倫敦的火車站台和社區內部的兩條公交線路。開發商還建造了寬敞的自行車庫和自行車道。遵循**“步行者優先”的政策，人行道上有良好的照明設備，四處都設有嬰兒車、輪椅通行的特殊通道，還為電動車輛設置免費的充電站。其電力來源於所有家庭安裝的太陽能光電板（將太陽能轉換為電能），總面積為777平方米**的太陽能光電板，峯值電量高達109千瓦/時，可供40輛電動車使用。

6

快樂社區節儉環保

目前，貝丁頓社區的居住人口近300人，既有教師、醫生和警察等公共部門的工作人員，也有退休老人和低收入者。在這裏，很多人逐漸改變了以往不夠環保的生活習慣，居民們使用可洗滌的尿布或可循環產品的情況遠遠高於其他居住區。然而，節約環保的居家生活並不意味着清貧簡樸的**“苦行僧”生活。**恰恰相反，這裏所有的房子配套設施都非常完善，既有電腦、網絡和高級音響，又有各種小家電。而這正是貝丁頓社區最初的設計理念之一——環保而且舒適。

根據入住第一年的監測數據，貝丁頓每家住户一年的水電費支出可減少3847英鎊。與其他社區相比，該生態社區住户的採暖能耗**降低了88%，**用電量減少25%，用水量只相當於英國平均用水量的50%，汽車行駛里程為全國平均水平的65%，減少二氧化碳排放147.1噸。

圖片來源：圖蟲創意

03

經驗借鑑

1

零耗能的設計理念

貝丁頓零碳社區的建築師Bill Dunster認為：社區建設的核心是在提高生活質量的同時，要有效降低資源的消耗。為此，他與環境顧問公司生態區開發集團合作，成立了一個稱作零能耗工廠（ZEDfactory）的組織，通過切實有效的工作證明環保生活方式的必要性和可行性。

2

貫徹綠色標準

貝丁頓零碳社區研發了一系列標準。根據場地條件和需求進行分析，給出明確環保要求的同時提供相應的造價，使開發商在項目策劃階段就能知道開發成本。由於在項目中體現了可持續的目標，開發商往往會因此而獲得提高容積率的獎勵，從而平衡在綠色建設方面的投入。

3

與供應商合作

貝丁頓零碳社區與產品供應商建立了密切的關係，共同研發產品並推向市場。他們甚至可以商定設計中採用的產品價格，向業主提供最大的優惠。社區還將設計與施工緊密地結合在一起，並與專業諮詢公司建立長期的合作關係，可以不斷驗證和改進設計。

04

項目教訓

在戰術層面，從項目的早期階段就出現了一些誤判，一系列不同的團體依次負責設計和使系統工作。項目團隊設計了一個雨水和循環水組合系統，而Albion Water繼承了一個不可行的折衷系統，不得不在現有的受限參數內重新設計和構建。

由於理念過於超前，需求管理、雨水收集、雨水管理、綠水回收和蓄熱等概念在同一系統內**從未協調一致，**導致地下儲罐過大、處理過的污水浪費、用於各種用途的水的質量不確定性。隨着技術的進步，避免這個問題的合適工具才剛剛出現。

Albion Water承諾交付BedZED的供水和廢水回收廠，然而，該公司(AWL)的倒閉使BedZED居民陷入困境，最後SWW繼續為居民提供基本的法定服務。泰晤士水務現在承擔了將供水恢復到規範標準的有限責任，同時目前通過其自己的網絡去除廢水。它還打算安裝一個膜生物反應器作為主要處理系統。

施工期間的現場管理存在一些固有的弱點，顯然在同時處理BedZED開發中推出的所有新的**“可持續”技術方面遇到了困難。這樣艱鉅的任務，出現問題一點也不為過。而溝通不暢、決策延遲、施工計劃不合時宜以及由於隨之而來的延誤**而導致在現場工作的小公司的一些裁員和關閉，加劇了困難。

也許從BedZed中得出的最重要的教訓是需要指定一個有能力的組織，負責綜合水資源管理的所有方面，並從一開始就在規劃過程中與項目發起人接觸。

05

結語

貝丁頓零碳社區於2002年完工，已經有數萬人參觀，並繼續吸引來自世界各地的建築行業人士。可以説，它是住房開發項目中最雄心勃勃的全面可持續性嘗試。它的大部分內容都經受住了時間的考驗，不過事實證明，項目也存在部分問題，例如它成本超支和一些技術故障的不便事實，有一些綠色技術難以採用，技術效果不佳，有些則過於雄心勃勃。

然而，BedZED最大和最重要的成功在於它仍然是一個有吸引力和受歡迎的居住地，這表明向綠色低碳、可持續生活的轉變不需要犧牲和不適。其居民的暖氣、電費和電費遠低於普通住房，少數在市場上出售的BedZED房屋的售價高於當地平均水平。

我國建築正在向高品質綠色建築、超低能耗建築發展，而**零碳建築是未來的必然趨勢。**如何實現低成本、可持續、高舒適的零碳建築建造與運營，貝丁頓零碳社區的成敗得失對於我國的建築業與房地產企業有非常重要的借鑑意義。