一、項目概況

深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)地處龍崗大運城的核心功能區(qū)，毗鄰北部創(chuàng)新副中心，其定位為創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)母廠基地。園區(qū)被博深高速和鹽龍大道分為東、西兩個地塊，其中西部地塊占據(jù)主體，基地對外交通總體便捷，鄰近深惠、深大城際軌道交通樞紐站點（圖3）。園區(qū)主要由建筑產(chǎn)業(yè)研發(fā)辦公、產(chǎn)業(yè)服務和配套設施構成，其中產(chǎn)業(yè)研發(fā)辦公與產(chǎn)業(yè)服務的空間占比為70%，配套設施的空間占比為30%。

圖3 深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)區(qū)位

深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)依據(jù)碳中和園區(qū)的實現(xiàn)路徑，對降耗、替代、平衡和推動四個步驟分別進行具體設計，并從提升能效、建立可再生能源及智慧能源體系、推行碳匯及碳交易和宣傳“雙碳”教育四個方面踐行實現(xiàn)路徑。

二、提升能效

提升能效主要從四個方面出發(fā) ： 在園區(qū)層面，主要從固體廢棄物處理和清潔交通兩個方向提出改進策略 ； 在建筑層面，從被動策略和主動策略兩個方向出發(fā)做優(yōu)化，其中被動策略優(yōu)化包含建筑窗墻比優(yōu)化和室內(nèi)外風環(huán)境優(yōu)化，主動策略優(yōu)化包含空調(diào)系統(tǒng)選型、群智能技術應用、照明系統(tǒng)、非傳統(tǒng)水源系統(tǒng)和豎向交通控制等方面的優(yōu)化。園區(qū)建筑應盡可能地達到超低能耗建筑標準，從而為園區(qū)碳中和工作打好基礎。

2.1 被動策略優(yōu)化

1）園區(qū)內(nèi)建筑主要采用幕墻體系。以塔樓為例，其幕墻的窗墻比較高，室內(nèi)采光良好，同時增加了建筑夏季得熱量與冬季失熱量，加重了建筑非過渡季節(jié)的冷熱能耗。為了平衡采光與保溫、隔熱的問題，設計團隊在園區(qū)塔樓南北立面中使用封閉脫空立面——全封閉的雙層外墻（圖4），其最外部是單層玻璃，中部是集成卷簾，內(nèi)部是三層玻璃，這些面板是完全封閉的，配備加壓、過濾和除濕空氣的模塊，可以避免空腔內(nèi)的冷凝和熱量積聚。這種幕墻設計降低了外圍護結構的傳熱系數(shù)，使室內(nèi)辦公區(qū)獲得較大采光，還可以減少傳導得熱。

圖4 園區(qū)塔樓幕墻剖面圖

圖5 夏季園區(qū)風入口示意圖

2）對園區(qū)建筑進行室內(nèi)外風環(huán)境模擬，多次優(yōu)化并營建舒適的室外微環(huán)境和室內(nèi)通風環(huán)境。深圳地區(qū)夏季盛行東南風，冬季盛行東北風，園區(qū)北側與西側有山體環(huán)繞，對于冬季寒風有很好的阻擋效應，所以園區(qū)設計主要考慮夏季自然通風，避免出現(xiàn)較大的靜風區(qū)。在模擬結果中，建筑群南北側的沿街背面空間出現(xiàn)了局部的靜風區(qū)，為了緩解這種情況，設計團隊將建筑群沿著博深高速的形體進行拆分，增加四個夏季風入風口，以調(diào)節(jié)沿街背面空間的微環(huán)境（圖5、圖6）。

圖6 夏、冬季節(jié)園區(qū)室外風環(huán)境模擬圖

3）依據(jù)園區(qū)地形優(yōu)勢和現(xiàn)狀條件，打造微氣候生態(tài)谷（圖7）。園區(qū)地處自然和城市的銜接空間，在建筑東南立面設置開放界面，可以讓視線貫穿園區(qū)，從而拉近城市與山景的距離，形成柔性的自然界面、城市陽臺。園區(qū)與鷹咀山生態(tài)協(xié)調(diào)區(qū)形成微氣候聯(lián)動系統(tǒng)。

圖7 園區(qū)微環(huán)境示意圖

4）在園區(qū)設計垂直生態(tài)系統(tǒng)。一方面，在裙房設計生態(tài)圍院，在辦公空間插入模塊化的花園，通過橫向與縱向的搭配組合，形成錯落的花園式辦公空間 ； 另一方面，在塔樓中設計綠色核心與云中中庭，綠色核心是指在塔樓中每十層設置一個三層通高的綠色空間，使塔樓在垂直方向獲得連續(xù)的景觀視野，有助于塔樓夏季的遮陽、隔熱，并讓高處的微環(huán)境更加舒適，減少了夏季的冷負荷，同時豐富了室內(nèi)辦公區(qū)域的空間體驗，實現(xiàn)了休閑與辦公的交叉融合。云中中庭不僅提供了一個良好的高海拔觀景平臺，還配備了高效幕墻系統(tǒng)與遮陽天花板，為用戶提供了舒適、休閑的體驗空間，同時結合綠色核心與地面大廳連接，有助于塔樓內(nèi)部的自然通風，可有效調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度和溫度。處在塔冠的兩個凸起部分設有光伏集成的遮光翅片，它們的形狀允許其在風力渦輪機所在的中心創(chuàng)建風洞（得益于高海拔和雙朝向），從而產(chǎn)生清潔能源。

2.2 主動策略優(yōu)化

建筑層面的主動策略主要體現(xiàn)為各種節(jié)能設備的選擇與應用，主要體現(xiàn)在四個方面 ：

第一，空調(diào)選型。園區(qū)選用螺桿式熱泵機組與離心熱泵機組，熱泵機組在冬季時從地層中吸熱，在夏季時向地層中放熱，不同季節(jié)運行工況的轉(zhuǎn)換靠切換閥門實現(xiàn)。

第二，配備群智能技術。園區(qū)以無中心、自組織的架構實現(xiàn)對建筑中設備系統(tǒng)的自動智能控制，可以縮短調(diào)試周期，提高管理效率，降低運行能耗。

第三，辦公區(qū)域統(tǒng)一使用LED燈具。由于照明部分能耗占據(jù)建筑能耗的比例為18%，LED光源作為新型固體綠色光源，可直接把電能轉(zhuǎn)化成為光能，具有節(jié)能、環(huán)保、高效、壽命長等優(yōu)點。第四，垂直交通采用節(jié)能電梯。將運動中的機械能通過能量回饋器轉(zhuǎn)變成電能并送回交流電網(wǎng)，供其他用電設備使用，實現(xiàn)節(jié)能。

主動式節(jié)能是一種輔助性的措施，對碳中和園區(qū)的實現(xiàn)有較大的幫助，但也會帶來一定的投資負擔，選取設備時應充分考慮投資預算和節(jié)能目標之間的平衡。

2.3 無廢園區(qū)

在園區(qū)內(nèi)設置智慧垃圾箱，對于廚余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾進行初步分類，廚余垃圾可用于生物處理，而可回收垃圾可用于材料回收，最大限度地減少園區(qū)內(nèi)環(huán)境污染的問題。區(qū)別于單體建筑，固體廢棄物回收可以為社會貢獻一定的能源效益和經(jīng)濟效益，如將廚余垃圾進行發(fā)酵處理，其產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電，而可回收垃圾可以二次利用金屬、玻璃和木材等，有助于減少二次生產(chǎn)建材的碳排放。

2.4 清潔交通

園區(qū)內(nèi)安置純電動汽車，用于替代高碳排的油車。電動汽車還可以作為一種“儲能工具”，在園區(qū)供電充盈且電價較低的時候，存儲園區(qū)自產(chǎn)的光電或市政綠電。因此，清潔交通是園區(qū)內(nèi)柔性用電的一大關鍵，相比綜合儲能系統(tǒng)，其成本低且靈活性較高，其使用頻率越高，維護成本則越低。

三、建立可再生能源及智慧能源體系

基于深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)的總體規(guī)模與深圳市的氣候條件，太陽能是可行性與經(jīng)濟性較高的可再生能源。深圳市年輻照量為4617.9 MJ/m2，目前園區(qū)中的主體塔樓朝向為正南、正北，沿高速公路界面的建筑走向則為西南、東北。根據(jù)項目場地所在位置和氣象條件，本文對該項目的太陽輻射進行了模擬分析。模擬結果顯示 ： 根據(jù)塔樓屋頂、裙樓屋頂、廊道屋頂?shù)奶栞椛渲?，可考慮鋪設光伏板，并采用單晶硅組件，發(fā)電效率可達22% ； 塔樓高處南立面與沿高速裙樓的東南立面可設置立面光伏一體化的局部試點，為保證透光性，材質(zhì)選擇碲化鎘，雖然發(fā)電效率只有8.8%，但靈活性較高，可以與設計高度結合。園區(qū)屋頂可用于布置光伏發(fā)電的面積只有42330 m2，按照50%的面積鋪設光伏，總裝機容量約為4233 kWp，如果按年有效日照時數(shù)為1500 h計算，那么園區(qū)光伏年發(fā)電量將達到1397 MWh。

園區(qū)作為一個以生產(chǎn)為主的建筑群，必然在用能上呈現(xiàn)周期性的波動 ： ①季節(jié)性波動，由于季節(jié)冷熱負荷的增加，夏季、冬季的用能遠高于過渡季節(jié) ； ②工作日用能高于節(jié)假日，從而形成以周為單位的用能周期 ； ③晝夜周期，生產(chǎn)區(qū)域的白晝能耗較高，而夜晚僅保持基礎能耗。因此，園區(qū)需要配備智慧能源系統(tǒng)，結合儲能系統(tǒng)進行柔性調(diào)節(jié)，總體遵循“低儲高用”的原則，即“低價時儲存，高價時消納”。當電網(wǎng)中的綠電供應充足時，園區(qū)在滿足自身用能的基礎上，可將多余的低價電力儲存到園區(qū)的電動車蓄電池中，也可使用熱泵制熱或制冷，將電力存儲到儲熱或冷水罐中；當電網(wǎng)中綠電供應短缺時，園區(qū)便可將存儲的電能進行消納，不僅能降低用能成本，還能錯時利用電網(wǎng)中波動的可再生能源。綜合儲能系統(tǒng)應根據(jù)園區(qū)一定日期內(nèi)的用能總量、投資成本、高峰低谷用能差、儲能方式和園區(qū)現(xiàn)有條件進行儲能設備選擇，基于深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)的現(xiàn)有場地條件，在園區(qū)內(nèi)建設集中式蓄電池儲能電站，借助電動汽車這類移動儲能設備，消納夜間剩余的電力。

四、推行碳匯及碳交易

園區(qū)被鷹咀山三面環(huán)抱，自然碳匯基底較好，因此整體可采用最小干預原則進行弱開發(fā)，旨在保護生態(tài)本底，修復自然生境。設計可對園區(qū)整體的自然綠地采用慢行步道串聯(lián)的策略，并結合局部小品與建筑向人們普及綠色“雙碳”知識。2022年5月，《深圳市碳排放權交易管理辦法》通過審議，政府統(tǒng)一領導碳排放交易工作，并組織建設碳排放交易市場。園區(qū)可以依據(jù)政府制定的固定碳排配額進行全年碳排目標設定及碳排分析與檢測。在此基礎上，通過碳交易完成園區(qū)的配額任務，能在數(shù)量層面實現(xiàn)碳排放、吸收的平衡。

五、宣傳“雙碳”教育

園區(qū)碳中和路徑的最后一步是價值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的推動。碳中和的理念不僅要在物質(zhì)生產(chǎn)中實現(xiàn)，還要刻入思想層面。園區(qū)各個公共空間節(jié)點可分散布置與“雙碳”主題相關的建筑小品，采用可回收的建筑材料，以便更新及維護。同時，園區(qū)內(nèi)還可設置臨時或永久的碳中和主題展廳與報告廳，與政府及相關企業(yè)聯(lián)合舉辦低碳趨勢及技術交流會或者展覽，逐漸形成建筑“雙碳”主題生態(tài)圈。

結語

“雙碳”任務在建筑行業(yè)任重道遠。本文對于深圳建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)智谷園區(qū)對碳中和的實現(xiàn)路徑及技術體系的探索，僅僅是當前園區(qū)碳中和規(guī)劃建設的眾多實踐之一。設計團隊將總體的實施路徑分為四個部分，按照從易至難、從具體措施到思維模式的邏輯進行推進 ： ①對建筑進行節(jié)能，甚至超低能耗、近零能耗設計，從本源降低建筑運行階段的能源消耗水平，以減少后續(xù)減碳工作的壓力 ； ②充分利用可再生能源，如園區(qū)內(nèi)的現(xiàn)有太陽能、風能和地熱資源，并通過“結合儲能+智慧能源管理平臺”的方式，提高消納市政電力中過剩綠色能源的能力，借此實現(xiàn)平抑市政電網(wǎng)峰谷壓力和進一步減少園區(qū)碳排放的“雙贏”效果 ； ③當園區(qū)內(nèi)的減碳與產(chǎn)能潛力挖掘到較高水平時，可以借助自然碳匯和碳交易達到碳中和目標的剩余差值 ； ④將園區(qū)打造為雙碳主題的“展廳”，通過低碳技術的展示與宣傳，推動政府、上下游產(chǎn)業(yè)和周邊社區(qū)居民生活共同走向綠色低碳，促進形成完整的、具有傳遞屬性的碳中和價值鏈，從而實現(xiàn)全壽命期碳中和園區(qū)的建設目標。(作者：楊絲路 李菲　宋風暖　楊鈺　黃獻明)