由中國城市科學研究會、深圳市人民政府、中美綠色基金、中國城市科學研究會綠色建筑與節能專業委員會、中國城市科學研究會生態城市研究專業委員會聯合主辦的“第十五屆國際綠色建筑與建筑節能大會暨新技術與產品博覽會”在深圳成功召開,本次大會主題為“升級綠色建筑,助推綠色發展”。
中國工程院院士、2018年度國家最高科學技術獎獲得者錢七虎為大會做演講《利用地下空間,助力發展綠色建筑與綠色城市》。
在演講中,錢七虎院士表示,世界已然迎來綠色發展時代,而中國綠色發展正在進入世界先進行列。綠色建筑有著“四節一環保”的原則,而其本質則是促進城市可持續發展。同時,錢七虎院士提出,有效利用地下空間發展,不僅能夠實現對土地的多重利用,還能幫助城市能源、水資源、城市基礎設施、城市客運交通以及城市貨運交通實現綠色發展,同時通過地下空間,還將幫助城市建立科學合理的雨洪蓄排系統和綠色垃圾集運處理系統。
以下內容根據現場實錄和演講PPT整理▽
首先講一講綠色發展在世界和我們國家的地位和作用,我想是這幾點,一是世界迎來了綠色發展的時代,綠色發展的思想是習近平新時代中國特色社會主義思想一個重要組成部分。二是綠色已成為中國國家建設發展、社會發展的五大理念之一,中國的綠色發展正在進入世界綠色發展的先進行列,而且可以肯定將來肯定位于世界發展的前列。
關于綠色建筑與綠色城市理念的理解,這不是我的首創,我認為簡單講綠色建筑就是“四節一環保”的城市建設。綠色城市,我簡單歸納了這么一個公式供各位同志商榷、討論(綠色城市=綠色建筑+綠色城市基礎設施+綠色城市自然環境(藍天、綠水、青山、凈土)+綠色社會環境)。
綠色城市一方面是“綠色建筑規模化的一個必然結果”,另一方面,因為城市要素除了建筑之外,所以還將包括交通等城市基礎設施以及城市自然環境和社會環境等。
綠色城市的實質也可概括為:實現更高水平的生態平衡,大幅度減少環境污染并使得自然資源得到更為合理的配置,同時形成可持續的生態安全保障體系,從而降低城市發展成本,建立起一種自然與社會高度和諧融合、功能高度復合的城市模式。
下面我具體講一下怎么利用地下空間來助力發展,助推我們的綠色建筑、綠色城市。
1、節約土地
大家都知道這非常必要,為什么地下空間的利用是節約了土地呢?因為它實現了土地的多重利用,土地的多重利用可以按兩個方向實施,一是在沒有建筑區域的土地能夠利用,二是在已建的城區進行緊密化和工程化的建設。也就是將來要把城市的貨運交通以及其他的一些基礎設施放在地下來實現土地的多重利用,提高土地利用效率,實現土地節約的要求。
這方面的范例,我們已經有很多城市實在探索和進行了。現在的交通道路占用了大量的土地資源,所以我們把交通的部分放在地下。
我們的交通樞紐,深圳福田的地下交通樞紐也是銜接先進的一個案例,它地下空間總建筑面積是十多萬平米,為地面用地節約了大量的土地。
很多城市新建的城區放到地下,建立了地下的城市,這里介紹了一個錢江新城。
利用地下空間節約土地已經達到什么樣的規模了呢?我這里有一些統計。
這是全國最大的規模在深圳前海,這里面有幾個統計數據是已經達到了幾百萬平米的地下利用節約的土地。
這里是部分城市的地下空間開發規模統計出來了,都是達到幾百萬土地規模。
最新的統計,我們一些城市北京目前地下空間是9600萬,上海9400萬,深圳5200萬。近五年平均的增長,每年增長都是百萬級別,因此我們可以看到通過開發地下空間節約土地資源的潛力是非常大的。
這是部分城市對地下空間開發強度的統計,每個城市區域開發了多少萬的面積和地面土地節約強度都一目了然,以上主要是一線城市和二三線城市一些統計數據。種種數據表明,地下空間對于實現節約土地資源貢獻是非常大的。
2、節約能源
下面是節約能源,有三個方面需要介紹,一個是利用淺層低密度的地熱能源,就是地溫能。地溫能指小于25度的底層熱能,這里可以用基坑的、連續墻的換熱管理,還有城市水道換熱器的原理實現。
這是奧地利的地鐵車站示范工程,它節約的熱能、電能是非常多的,而且過程環保,每年能夠節省天然氣使用量34000立方米和214兆瓦的能量。
這是另外一個瑞士公司的,瑞士Grabs的PAGO公司辦公樓采用570根樁基內埋設熱交換管,平均樁長12米,以4個能源樁為一組,呈方型頂角安裝,四邊間距為1.4米。每延米樁基冬天可獲得35千瓦時的熱量,夏天獲得40千瓦時的能量。
這是中國上海自然博物館的一個范例,它的總建筑面積約為45086平方米,其中地上建筑面積12128平方米,地下建筑面積就達到了32958平方米。同時,建筑采用地源熱泵系統承擔建筑部分夏季冷負荷以及冬季熱負荷,夏季土壤換熱器最大算熱負荷為1639千瓦,冬季土壤換熱器最大熱負荷為1178千瓦。
這是科羅拉多的地源熱泵系統:
安裝地源熱泵系統后,每個家庭可降低電力峰值需求、節約能源和減少CO2排放約10-30%。
這是世博會的。地源熱泵要和太陽能結合,優勢互補。
另外一種地熱能就是淺中層,就是雄安,利用地熱水,雄安80%以上居民小區的取暖都是這樣的模式。
最后一種就是利用深層地熱能和干熱巖的資源利用。
按照2%的可開采資源量計算,我國可開采量為17萬億噸標準煤,相當于2016年全國能源消耗量(43.6億噸)的近4000倍。至“十三五”末,地熱能年利用量相當于替代化石能源7000萬噸標準煤,減排CO2 1.7萬億噸!
3、節約水資源
這是世博會雨水處理的工藝流程圖,在可利用時段里,它的自來水替代率達到40-45%,這是利用大型的空間建筑來節約用水的例子。
另外,這是北京和西沙群島的相關數據。
還有利用中水的數據,在北京、天津等地都有很好的實踐。
4、綠色城市基礎設施
下面講一講綠色建筑基礎設施,國務院提出要轉變城市發展模式,要把城市從過去的粗放發展轉變成綠色發展模式。
綠色的發展模式就是著重彌補過去基礎設施建設的短板。過去的粗放模式忽略地方空間的利用,極少關注基礎設施建設和城市空間利用的聯系。
左邊所列的是過去粗放的發展模式,造成了一系列城市病的叢生。
現在我們要開始注重對地下空間的利用,以綜合管廊、海綿城市為例,這些都是發展地下空間利用的重要表現。“綠色發展”的城市模式就是應該充分開發利用地下空間,加強城市基礎設施的建設,借此來解決城市病。
5、綠色客運城市交通和城際交通
城市的綠色交通也可以轉入地下發展,目前我們主要還是以發展地下軌道交通為主。而對未來,我認為可以發展低速磁懸浮交通,為什么?因為這是能耗最低的一種交通方式。現有交通能耗主要以阻力消耗為主,地面摩擦阻力、空氣阻力等等。而磁懸浮的方式對于這類的能量消耗就小很多了。由于在地下,受到的空氣阻力也小,進而將阻力能耗有效降低至最小。現在我們國家正在研究600公里/小時以上的高速磁懸浮交通,這個將來可以用來進行城際間的客運交通。
但是這還不夠,因為我們仍有大量的汽車,所以要建地下城市快速路,為什么呢?因為這將有效解決交通擁堵的問題,解決城市病的問題。另外還能解決當前城市以汽車尾氣為主的空氣污染問題。
光發展地鐵軌道交通還不能夠從根本上解決交通擁堵,隨著地下快速路對緩解交通有力表現,這一方式在世界范圍內逐漸興起。
這些地下快速路的天然優勢是全天候,在暴風、雨雪和大霧等最易造成地面交通擁堵的情況下最能發揮作用。這在我國城市建設用地嚴格控制和大城市人均道路指標普遍偏低的情況下,非常適合我國地少人多的國情。
地下快速路還要介紹的就是深圳前海的例子,這個例子是什么呢?前海構建了一個地下快速路、地下環路、地下車庫三級的車行系統,這樣有效緩解了城市中心區和小街坊的交通壓力。我認為這值得推廣到其他城市的中心區里面,因為確實能夠緩解城市中心區和小街坊路網交通壓力。
為什么還能解決空氣污染?
消除尾氣污染三步走:除塵換氣;氫氣動力;電動汽車。
日本東京中央環狀新宿線除塵及換氣技術
當前我們國家對能源汽車的發展已經有一個時間表了,海南已經宣布到2030年不再銷售化石能源汽車了,但是在過渡期間我們還可以通過發展地下快速路來解決汽車尾氣帶來的污染問題。
城市地下快速路系統以及地下物流系統的建設即能夠為消除汽車尾氣、緩解城市空氣污染以及噪聲污染作出重要貢獻。
6、未來的城市貨運交通
未來的貨運交通,我想要講一下,未來或許可以采用地下物流系統。所謂地下物流系統就是城市內進行貨運的卡車轉到地下物流交通,這將有助于城市的綠色發展,這里介紹一下世界經合組織的統計:
根據世界經合組織2003年統計,發達國家主要城市的貨運占城市交通總量的10-15%;在“世界工廠”和到處是建設工地的中國則為20-30%;而在當今電子商務、快遞和送快餐發達的中國,這個比率還要高。貨運交通轉入地下必將對緩解交通擁堵作出重要貢獻。
特別是對于在港口城市建設地下物流系統而言,這在當前很緊迫。
以上海為例,本來上海是按照2020年達到4000萬的標準建設,但是我最近看到一個數據說去年(2018年)上海的集裝箱吞吐量已經達到了4200萬,是香港集裝箱吞吐量的兩倍還多。這些集裝箱將怎么運出來,如果以公路運輸為主是不是又將引起了比如交通擁堵問題、環境問題等等的一系列問題。
目前,深圳鹽田港以及世界上其他港口城市已經開始采取了這種模式來做地下的物流交通。
我還要講一下地下城市里面智慧物流交通,電子商務成為了新的模式,進而出現了新銷售、新物流。這也帶來了大量新的問題,例如物流的爆發增長等。我們城市居民的物流總額在十年內增加20多倍。按照我們最近看到的一個數據,美團快餐、快遞行業有幾十萬的快車手。這對城市交通而言有非常大的壓力,怎么解決這個問題?
2014年我國僅快遞業務量已達140億件,同比增長52%。2018年上半年增為820億件,這是來自物流對城市的壓力,我們又應該怎么來解決這個問題呢?
這就需要一個智慧化的作業平臺來解決,通過一系列算法制定相應的智慧平臺,對布局、運營和具體作業等進行智能化的規劃和操作。
但是這個系統的瓶頸是什么呢?那就是最后一公里還是要通過地面運輸以及其他環境因素等等……
所以對于未來,我們可以提出一個大膽的假設,建立一個完全智慧化的地下智慧物流系統,人們購買任何商品只需點一下,所購的商品就像自來水一樣通過地下管道流入自家中,當然,這還只是一個美好的愿景。
在這方面,目前世界上也還沒有一個這樣完全智慧的地下物流建成,但這個模式的雛形已經在阿姆斯特丹建成,他們通過建立一個Aalsmeer花卉市場和Hoofddorp 鐵路中轉站的地下物流系統,用來緩解鮮花市場與機場鐵路中轉站往返交通的擁堵。還有一個是瑞士地下貨運系統,這個系統已經部分建成并在實驗中了。
7、城市的綠色的污水、雨洪蓄排系統
另外,關于城市污水雨洪蓄排系統,這里介紹下新加坡雨污分流制城市的深層隧道排水系統。
雨污合流制城市的深層隧道排水系統——東京深層排水工程:
芝加哥隧道和水庫方案:
這里介紹一個范例,吉隆坡城市泄洪與公路兩用隧道,這里看出來右邊的上面是沒有水的時候通汽車,雨不大的時候上面通汽車、下面通雨。如果雨洪很大,關閉交通,全部排洪,解決城市雨洪。
8、城市的綠色垃圾集運和處理系統、智慧地下綜合管廊
瑞典在二十世紀六十年代建設并實施采用壓縮空氣吹運垃圾系統(PWT)的國家,PWT 系統建在1700人口的居民區內,該系統與收集、處理系統配套,投資在3-4年內得到回報。
其他的例子,如設在香港島西端大維山巖硐中RTS。
發展地下垃圾處理系統節約了城市寶貴的土地資源,并且具有很大的回報,控制了對環境的噪聲和惡臭的污染,減少了對環境的視覺負面影響。
我們將來要建設綠色的城市,綜合管廊要實行智慧管理、智慧監測、智慧檢修。這里有一些建成的智慧平臺功能。
關于地下停車的系統,烏鎮的智能停車系統和南通的智能地下立體車庫,都達到了智能智慧的控制。
結論:
第一,通過若干五年計劃持之以恒的努力,將地上城市中的城市運輸與交通系統逐步轉移到城市地下去。不但使旅客交通與貨物運輸轉入地下,還包括垃圾、污水等等的傳輸都能轉入地下,使地上逐步乃至徹底擺脫與傳統運輸相聯系的環境困擾。
首先是交通擁堵和PM2.5超標的困擾,而釋放出的地上空間將用作大片的自然植被和安全的步行,這不是科學幻想,《歐洲地下建設戰略研究議程》已經提出2030年的目標是“將地面交由市民使用,將基礎設施放入地下。”
第二,貫徹總書記思想,關于這方面北京副中心和雄安新區,剛才講地下物流,現在正在雄安新區逐步實現。我想抓綠色發展、綠色建筑、綠色城市要抓持之以恒、久久為攻。狠抓規劃,規劃科學是最大的效益,規劃失誤是最大的失誤,因此我們要堅持世界眼光、國際標準、中國特色、高點地位, 以創造歷史、追求藝術的精神,規劃建設好城市。
我就報告到這里,謝謝大家!
(注明:文章轉自“能源世界”,如侵刪)