生态城市示范区建设中生态技术的应用北京雁栖湖生态发展示范区生态技术集成研究

生态城市示范区建设中生态技术的应用北京雁栖湖生态发展示范区生态技术集成研究

建设生态城市已成为世界城市发展的主要趋势，也是中国城市规划建设的重要目标。近年来,国家各部委及北京市出台一系列相关政策措施鼓励生态城市和绿色建筑的发展。越来越多的绿色生态先进理念与技术也得到大规模推广应用。如何遴选绿色生态城区建设中适宜的生态技术,避免片面追求技术的“新、特、奇”,忽视因地制宜的技术应用显得尤为重要。本文以北京市雁栖湖生态发展示范区为例,分析其在规划建设中各专项系统之间生态技术的循环和协同,借其独具国际影响力及展示宣传意义的示范平台通过试点展示、集中示范、规模推广等路径有效落实前沿、适宜、较低成本的生态技术。重点从水系统、能源系统、生态环境系统、废弃物系统、绿色建筑系统等5大子系统出发,对示范区建设中运用的相关生态技术条件和可行性进行研究。一、最大建设项目建设北京雁栖湖生态发展示范区位于北京市东北部、怀柔新城以北的雁栖湖地区,规划总面积约20.9平方公里,建设面积8.4平方公里。示范区按照“中国特色、低碳环保、科技创新”三大理念规划建设,涵盖70余项生态技术,规划了包括智能电网、生态浮岛、膜生物反应器、光导纤维、电动汽车充电系统等在内的99项示范工程。二、建设与生态技术的综合分析1、屋顶雨水利用措施示范区以水的基本生产生活功能和水的生态景观功能为出发点,利用入渗、蒸发、滞留、蓄流等方式,采用下凹绿地、屋顶绿化、透水铺装等低冲击技术实现雨洪资源化利用,有效降低综合地表径流系数。根据示范区现有水文及地形条件,通过下凹绿地、湿地等技术加强雨水收集及回渗。采用膜生物反应器、源分离代谢工程等技术对中水进行回用,提高非传统水源利用效率。(1)规模推广绿色屋顶、下凹绿地和透水铺装示范区采用平屋顶和坡度较小的坡屋顶建筑,规模化推广适宜的屋顶雨水收集利用措施和绿化结构层及植被,使绿化屋顶免灌溉,不需要其它水源灌溉养护。区内公共建筑可利用的屋面实现屋顶绿化率控制在40%-50%,高于国家及北京市同类水平。利用示范区地形分布截流和输送雨水,在快速路、干路等交通干道、公共建筑场地、广场、公共停车场及住宅区内部道路、活动场地、社区停车场等不透水地面周边设置下凹绿地,用于收集蓄渗小面积雨水。通过草坪砖、透水砖等透水性铺装,使雨水直接渗入路基,使水还原于地下。(2)集中示范膜生物反应器雁栖湖生态发展示范区作为承办APEC等国际型会议地区,要求实现污水就地处理,且对于污水出水水质要求较高。膜生物反应器具有处理效率高、设施占地紧凑、易于自动化管理的优点,适宜在区域5个大地块内进行集中示范。经处理的出水可直接回用于道路及绿化浇洒、室外水景补水及会议中心冲厕等。(图1—5)(3)试点展示水污染防控技术水安全控制是示范区生态安全控制引导的重要内容之一,水环境对于营造良好的水景观具有重要作用。雁栖湖生态发展示范区具有天然的湿地环境,可通过滨湖植物缓冲带、人工湿地等生态技术对面源污染进行有效控制。在示范区内试点展示净化漂浮岛、碳素纤维生态草等技术,依靠土壤-植物-微生物生态系统,利用各种植物、动物、微生物和土壤的共同作用,逐级过滤和吸水污水中的污染物,作为主要的水质净化手段。在水流流速较慢的静水区、死水区等区域,结合景观增加光伏-水下曝气系统、光伏-水流循环系统等技术示范,改善局部水体的溶解氧状况和水流循环过程。(图6、7)2、综合能效管理展示系统示范区对所在地可再生能源进行评估,选取太阳能、浅层地热能等可再生能源,规模化推广分布式能源供给系统、建筑一体化太阳能系统和智能配用能系统,实现资源“就地生产、就地消费”;收集能源、交通、气象、用水等各方面数据,建立综合能效管理系统,对示范区能源进行监控。(图8)(1)规模推广综合能效管理系统示范区收集能源、交通、气象、用水等方面数据,进行分析预测,建立综合能效管理展示系统用于企业节能管理、未来风险预警、碳盘查等。并且与物联网技术相结合,实现数据实时查询的功能。通过能耗的计量、监测与管理,实现节能减排的具体目标。(图9)(2)集中示范太阳能光伏系统为充分利用太阳能资源,示范区建设世界上最大的大坝光伏发电厂—雁栖湖大坝太阳能光伏系统,所发电量通过区域智能微电网传输至示范区内,为核心岛、会展中心等主要建筑提供绿色电力,实现太阳能与建筑及其周边景观体化集成,广泛采集太阳能资源,就地满足建筑物电、热和照明需求。每年可节能约1365吨标准煤,减少二氧化碳排放约2156.7吨。(图10、11)(3)试点展示地源热泵系统示范区地源热泵系统实现冷热能“就地生产、就地消费”,采用我国自主创新的单井回灌技术,利用浅层土壤的地热能作为冬季热源和夏季冷源,由热泵机组向建筑物供冷供热,通过低品位浅层地热能向高品位热能的转移。根据场地条件,采用复合能源系统。冬季供暖采用地能热泵+采暖锅炉调峰的方式;夏季制冷采用地源热泵+冷水机组调峰的方式,每年可节能约374吨标准煤。(图12、13)3、生态湿地建设立足于示范区生态基底和实际需求,尽可能减少对自然资源的破坏,最大限度发挥现状水系和公园绿地生态服务功能,通过湿地以及驳岸生态修复技术,构建功能完善、布局合理的城区景观绿地系统,营造舒适宜人的城市物理环境,满足低碳生态原则下涵养水源、调节城市小气候、保护生物多样性、休闲游憩、固碳良好的综合性多元化功能。(1)规模推广生态湿地系统为充分利用雁栖湖天然的湿地环境,营造土壤-植被雨污水自净体系。通过台田净化湿地、水处理湿地、鸟岛湿地、浮岛湿地等四大湿地系统建设,改善雁栖湖水质,营造宜人的观赏景观,同时也为动植物提供良好的栖息环境,促进雁栖湖地区生态环境和生态系统的恢复。(2)集中示范驳岸生态修复技术为保证雁栖湖水岸的亲水性及公共性,满足人们对滨水环境的需求,增强人与自然的互动,示范区选取重点河岸段,通过软、硬铺装结合的方式,采用草坡入水驳岸、植物浮岛驳岸、湿地水塘驳岸、木平台驳岸等八种岸线类型对现有岸线进行改造。根据场地的需求,在原有自然风貌基础上,重视乔、灌、草立体防护植被建设,提升整体自然服务功能。(图14)4、餐厨垃圾就地处理为实现垃圾“减量化、无害化、资源化”原则,并体现示范区示范意义,试点采用区域垃圾管道收集系统,对生活垃圾执行严格的垃圾分类,并在公共区域设施饮料瓶回收机。对于不可回收垃圾运往生活垃圾综合处理厂处理,可回收物由物资回收企业单独运输。会议中心、雁栖酒店、日出东方酒店、会展中心等建筑设置餐厨垃圾就地处理设施进行集中示范,对餐厨垃圾分拣、脱水、油水分离、搅拌、好氧生物处理、尾气除臭等步骤生成肥料,不仅实现餐厨垃圾减量化处理,而且实现10%的资源化利用。(图15、16)5、水环境整体优化从节地、节能、节水、节材出发,优先采用构造遮阳、光导纤维照明、自然通风、天然采光、地道风等被动式绿色技术,综合运用太阳能光伏、地源热泵、能源管理、膜技术污水处理、室内空气质量控制等主动式绿色技术,实施建设期的碳盘查和碳中和。(1)节地与室外环境营造从总体规划布局上着手,在通风、日照等方面有效利用自然资源,规划采用南低北高的布局方式节约土地的利用,充分利用地下空间作为地下车库、设备机房、小型会议室等,最大限度地节约了土地。景观绿化在整体布局方面强调自然生态环境的设计理念以及低影响开发理念,合理安排建筑与环境关系,使得建筑与环境成为一个有机整体。通过规模化推广生态草沟、雨水花园等措施维持原有水文条件,减轻对生态本底的冲击和破坏。种植白皮松、糯米条、紫藤等乡土植物,形成乔灌草结合的所层次植物群落。(图17)(2)节能与能源利用建筑外围护结构保温隔热对建筑节能起到关键性作用,外墙、屋面、地面以及门窗、外遮阳等围护结构组成了一个闭合的保温隔热系统,通过系统化的节能措施,能有效地阻止能量的流失。太阳能等可再生能源充分利用,有助于提高能源利用效率。会议中心的辅助建筑和日出东方酒店裙楼采用太阳能薄膜电池板发电;会展中心结合地形特点,利用沟壑设置太阳能光伏发电;日出东方酒店入口屋顶和裙房屋顶采用非晶硅薄膜进行太阳能发电技术,为景观照明和车库照明提供绿色能源。会议中心采用湖水源热泵,可满足70%的夏季制冷的需求,并且不改变湖水自然属性。会展中心应用单井回灌技术地源热泵,满足90%的冬季供暖需求和75%的夏季制冷需求。雁栖酒店和会展中心试点展示光导纤维技术引入自然光,实现全自然采光,结合室内微型自然景观,采用高效节能的LED灯具和OLED灯具实现节能控制。(3)节水与水资源利用为达到节水及水资源利用最大化,示范区全部采用节水器具和节水设备,公共淋浴器均配备冷热水自动混合器,配置变频节水型洗衣机。带状立体花池灌溉采用滴灌和微喷技术相结合方式;模块式立体绿墙灌溉采用压力补偿式防倒吸防堵塞精量滴箭组,同时配有灌溉控制系统,提高水资源利用率。(图18)(4)节材与材料资源利用采用土建装修一体化施工,遵循节材设计理念。大量选用建筑施工生产的材料及以废弃物为原料生产的建筑材料,利用产业化生产标准部件,提高环节的材料利用效率,节约用材。雁栖湖生态发展示范区装修材料环保标准高于国家标准,达到国内最高规格的“零污染、零异味”装修环保要求。通过空调组、新风机房等技术控制PM2.5,并对室内声、光、热进行模拟分析,保证舒适健康的室内环境。(图19)6、碳盘查及碳减排雁栖湖生态发展示范区在国内首例开展对施工阶段温室气体排放进行碳中和。所有新建建筑在运行期间结合能源管理平台收集的数据,按照ISO14064标准,邀请国际知名第三方机构对碳盘查数据的准确性进行审核。通过北京市环境交易所购入相应数量的碳减排量,来中和运营阶段碳排放,并通过运营期间的碳盘查促进日常运营管理工