零碳轉型戰略下的超高層建築永續發展路徑探索——以上海中心為例

面對現代城市愈發有限的資源,超高層建築以極高的土地利用率為城市建設提供了在垂直維度的高速發展與效率提升。然而,這也為超高層建築全生命周期的綠色低碳帶來了突出的問題與挑戰。研究顯示,超高層建築的工程和建築材料的單位面積碳排放量分別約為多層建築的1.5倍和1.3倍。在建築運營階段, 40層及以上的辦公建築比低層數建築有著顯著更高的建築運行能耗強度和碳排放強度。在此背景下,我們將探索在零碳轉型戰略下的超高層建築永續發展路徑,並結合上海中心這一典型案例,回顧和展望城市超高層建築永續發展的過去和未來。

潘嘉業,莊明昱,朱文博(上海中心大廈建設發展有限公司 高級主管工程師),崔正君(上海中心大廈建設發展有限公司 高級主管工程師)2023-05-19
上海中心上海超高層建築碳排放

應對氣候變化的全球治理在進行時,而目前全球建築部門的零碳轉型進程仍然落後於 2050年淨零排放的目標。在中國,面向“3060”雙碳目標,建築行業的零碳轉型挑戰同樣嚴峻。2020 年全國建築全過程碳排放總量占全國碳排放50.9 % [1],共計為 50.8 億 tCO2e(二氧化碳當量)。

在這之中,城市超高層建築面臨的機遇與挑戰尤其引人關注。面對現代城市愈發有限的資源,超高層建築以極高的土地利用率為城市建設提供了在垂直維度的高速發展與效率提升。然而,這也為超高層建築全生命周期的綠色低碳帶來了突出的問題與挑戰。

建築的全生命周期評估[2]強調建築從新建、運營到拆除這一全過程資源的優化,從而最大程度地降低建築碳排放。研究顯示,超高層建築的工程和建築材料的單位面積碳排放量分別約為多層建築的1.5倍[3]和1.3倍。在建築運營階段, 40層及以上的辦公建築比低層數建築有著顯著更高的建築運行能耗強度和碳排放強度。

在此背景下,我們將探索在零碳轉型戰略下的超高層建築永續發展路徑,並結合上海中心這一典型案例,回顧和展望城市超高層建築永續發展的過去和未來。

核心要點

  • 數據顯示以上海中心為例的超高層建築碳排放主要將來源於外購電力的間接排放。基於超高層建築運營和排放特性,實施主動、高敏捷性和智能的電氣系統節能策略是節能減碳的有力手段之一。上海中心的節能措施共計實現了約5000噸的碳減排量。
  • 隨著能源供給側的電力脫碳與零碳化的推進,超高層建築應關注於與新型電力系統的協同交互。包括“光伏建築一體化”(BIPV)和“車輛到電網”(V2G)的技術顯現了在超高層建築上的應用潛力和優勢,能夠將光伏組件與建築本身以及電動車充電樁集成,增設建築光伏電量的儲能系統,從而提升建築的分布式能源利用率。
  • 面向未來的超高層建築更多開始探索“再生建築”的概念,即將建築自身轉變為對自然環境有益的資源,幫助自然系統的修復。此外,作為顯著地標和都市文化的代表,超高層建築也開始更多關注於當地社區公民的外部參與,增強可持續公眾教育的傳播。