【国际视野】城市节能的奥秘

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编辑团队

原文：Philipp Rode

原文链接：https://www.theguardian.com/cities/2014/may/21/cheap-energy-bills-move-to-city 

翻译：宋佩瑾

校稿：张丞国      编辑排版：秦小珍

 
伦敦天际线的一张热像图（来源：约瑟夫·贾科米恩/ Joseph Giacomin，Getty Images/Cultura RF）

　　随着联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次报告定稿，城市再次挑起了对抗全球气候变化的重担。报告估计，全球75%的碳排放是由城市地区的活动所产生。然而，若能发挥在提高能源利用效率方面的巨大潜力，城市将成为推动低碳化的重要角色。住宅建筑里的热能需求正体现了这么一个契机。

　　建筑工业是城市碳排放的最大来源，全球范围内，大约有33%与能源相关的温室气体来自建筑工业排放。而建筑内部消耗的能源之中，供暖占比最大：例如欧洲，住宅建筑中70%的能源消耗是跟供暖有关。但另一方面，同时代不同建筑的热能需求又存在巨大差别——这种差别有时甚至高达20倍。这是个有趣的现象。

　　从原理上说，有三个因素影响城市的热能需求，即行为、技术和设计。伦敦政治经济学院城市研究项目（LSE Cities）和欧洲能源研究所（European Institute for Energy Research）的新近研究特别强调了建筑设计的作用。（这份研究报告开宗明义地指出 ：“在建筑的尺度上，就热能需求而言，我们通常认为更紧凑的建筑样式（如公寓楼）要优于那些小规模、较独立的建筑单元（如独栋的单户住宅）。然而，已有不少研究对此提出了质疑。若从基本的物理学定律来看，这些研究结论貌似不太合乎常理——因为热能需求应与建筑物表面积相对于体积的比例，或者是建筑物的体量有关（即表面积相对于体积的比例越高，或者建筑物的体量越大，热量流失就会相应减少）。然而，如果将不同城市建筑形态的日照吸收量和表面热损失计入在内，并考虑到其中复杂的热能交换与平衡，上述结论也不难理解。目前，在这方面对建筑物单体的研究已比较透彻；近来研究方法上的进展，也可望将有关研究推广到城市街区和邻里的尺度……［通常，］城市规划师和决策者会根据邻里特质和建筑类型，而不是几何结构，来区分城市之间的不同肌理。而有关现代欧洲城市形态的一般分类至今还没有积累足够的研究文献，不难想象，关于城市形态怎么影响建筑热能需求也存在着知识断层。本研究正是致力于填补这道断层。” ）

　　我们研究了住宅建筑基本构造（或曰“城市形态”）对能源消耗的影响，发现这个影响来源于建筑热力性能的两个重要决定因素，一为采光水平，即建筑被动吸收太阳能的水平；二为外墙面积所占比例，这关系到热能损失。采光度和热能损耗的共同作用在邻里尺度上最容易被观测，这样便可充分研究毗连建筑是的相互影响。因此，本次研究的样本选用了巴黎、伦敦、柏林以及伊斯坦布尔四个城市中最具代表性的共100个地方邻里单位。对于每个区域，基于3D数字化建筑模型，计算每个建筑面积单元的年平均热能消耗；纳入考虑的因素还有外部温度的年际变化，日照角度，以及当地气候和建筑隔热性能的不同情境。

伊斯坦布尔市中心附近的住宅建筑也是研究对象之一。（照片来源：基思·莱维特/ Keith Levit，Design Pics/Corbis）

　　总的来说，本次研究发现建筑类型的影响远超预期，其中跟设计有关的因素对热能需求的影响，差异可高达六倍。研究还发现，内城区典型的紧凑高层建筑具有最高的热能利用效率。以巴黎为例，其紧凑的内城街区之所以有那么高的热能利用效率，首先归功于最小的热损失。不过对于高层建筑来说，包括伦敦几座20层的政府廉租房，热能效率高是由于采光良好。独立式住宅则是热能利用效率最低的建筑，也是所研究四个城市城郊地区的典型住宅开发样式。

　　假定数据层面没有疑议，这些研究发现对政策制定有何启示呢？回应这个问题时，必须要与别的政策目标达成取舍与共赢，不过值得高兴的是，大部分人都同意应该更加重视城市的形态与设计。

　　城市形态所带来的巨大锁定效应和路径依赖已为大多数人所熟知，这意味着政策制定需要在城市建设的初期阶段抢占先机。我们已越来越清楚城市设计的大方向——建设密度更高的城市，以此实现诸如社会融合、经济繁荣和环境可持续等关键的政策目标。

德国柏林马灿地区（Marzahn district）在共产主义年代建起的高层公寓。（图片来源：安德烈亚斯·兰兹/ Andreas Rentz，Getty Images ）

　　然而，我们想住的到底是什么样的房子呢？显然，目前城郊的独立或半独立住宅占据着数量优势——在英国，这个比例超过了50%。然而，对住房的偏好正在改变，城市居民也越来越能接受城市里紧凑的居住形态。

　　如果政府想要支持房屋建设朝紧凑而节能高效的方向转型，又应采取什么样的措施呢？能源价格调整和与气候相关的财政措施将至关重要，虽然城市并不能止步于此。相反，根据大多数发达国家城市的经验，良好的规划和管理仍是最强有力的工具，有助于带来更好的城市设计。而这对于提高全球能源使用效率来说，恐怕也是最基本且长期有效的手段。

 LSE Cities：伦敦政治经济学院城市研究项目——研究人和城市在急速城市化的世界里怎样相互作用，以及城市的设计怎样影响社会、文化和环境。

作者菲利普·罗德是LSE Cities的执行理事。他共同承担Cities 项目全球经济和气候委员会的系列研究工作。

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