建设低碳城市的方法与对策综述

李东和,刘甦

(山东建筑大学 建筑城规学院，山东 济南 250101)



建设低碳城市的方法与对策综述

李东和,刘甦*

(山东建筑大学 建筑城规学院，山东 济南 250101)

气候变化正深刻地影响着人类的生存和发展，已成为全球可持续发展中面临的最严峻挑战之一。低碳城市发展模式和建设，不仅是应对气候变化的重要手段之一，而且是缓解全球环境恶化，资源、能源短缺的重要途径，并成为城市转型发展的全球共识和时代主题。文章分析了低碳城市的发展与现状；阐述了建设低碳城市所包含的内容；总结了建设低碳城市应有的城市居民生活方式低碳化、城市土地利用紧凑化、城市建筑绿色化、城市产业转型化、能源利用高效化等五种方法；提出了建设低碳城市的构建低碳城市空间结构、建设城市低碳工业、倡导城市居民进行低碳生活、建立低碳城市评价体系、制定城市低碳相关制度和规范等五方面的对策。

低碳城市；碳氧平衡；城市建设；内容与方法；对策

0　引言

随着城市化进程逐渐加快，城市环境问题不断加剧，气候变化正深刻地影响着人类的生存和发展，已成为全球可持续发展中面临的最严峻挑战之一。城市成为温室气体的主要排放区域，温室效应导致的气候变化正越来越严重的制约着人类的生存与发展，并成为阻碍城市可持续发展的严峻问题之一。作为最主要的温室气体——CO2浓度升高以及由此造成的全球气候变暖已经成为不争的事实。大量研究表明，气候变暖将严重破坏生态系统的平衡，威胁动植物的生存，从而影响到人类的发展。为此减少城市的碳排放、维系碳氧平衡，建设低碳城市已迫在眉睫[1]。

低碳城市是在温室效应、空气污染日益严重以及资源枯竭引发的城市发展危机等复杂城市问题的背景下，于低碳经济之后被提出的概念。气候变化及资源环境问题已成为当前全人类面临的严重世界性环境问题。

低碳城市是指城市在经济高速发展的前提下，保持能源消耗和CO2排放处于较低水平，包括低碳生产和低碳消费，以在城市内部建立资源节约型、环境友好型、良性可持续的能源生态体系，同时有效运用生态技术手段和文化模式，实现人工—自然生态复合系统良性运转以及人与自然、人与社会可持续和谐发展的城市,是以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府公务管理层以低碳社会和生态城市为建设标本和蓝图的城市。发展低碳城市，不仅是应对气候变化的重要手段之一，而且是缓解全球环境恶化，资源、能源短缺的重要途径，并成为城市转型发展的全球共识和时代主题[2]。

1　低碳城市的发展与现状

低碳城市建设模式是应对温室效应引起的气候变化的重要手段，目前已有多学科将低碳城市研究纳为核心内容。国外低碳城市研究起步较早，并取得了一定的成果，国内低碳城市建设也是势在必行，国内外针对低碳城市的研究主要涉及城市碳排放来源、空间结构、市场环境监制、建设方法、评价体系等方面。

英国是低碳城市建设的先驱，为促进其国家向“低碳”转型，英国成立碳信托基金会，呼吁城市企业和公共部门的参与，通过多方合作来降低城市碳排放。利兹、布里托斯、曼彻斯特作为英国首批低碳建设示范城市，制定了详细的低碳城市规划，并收到了良好的建设成果[3]。

日本因其国土面积小、资源储存量少等问题也较早开始低碳城市的建设。2008年其国家首相提出应对气候变暖对策，受到国际社会的广泛关注，日本在其应对政策中制定了详细的碳减排目标：到2050年日本的碳排放量需在目前基础上减少60%～80%[4]。

我国低碳城市建设相对起步较晚，但通过近几年的努力也取得了一定的建设成果，其中以上海市和保定市最为突出。2008年，国家发展改革委员会和世界基金会将上海市和保定市作为低碳城市建设试点城市。上海市以发展绿色节能建筑为重点，同时鼓励城市居民提高低碳意识，结合提高资源利用率来构建低碳城市[5]；保定市则立足于清洁能源开发利用，依托“中国电谷”和“太阳能之城”计划控制碳排放，以此探索低碳城市构建路径[6]。

此外，日本横滨、韩国首尔、伦敦巴黎、阿联酋阿布扎比，我国的珠海、日照、无锡、杭州、贵阳、昆明、南宁等城市也积极展开低碳城市建设活动[7]。

在气候变化已成为全球关注的焦点情况下，低碳城市的构建与规划已然成为当今学术界的研究热点，国内外各界学者已经取得了一定的研究成果，然而低碳城市的建设是长期而艰巨的，当前对低碳城市的研究尚存在以下不足：(1) 尚无完整规范的指导低碳城市建设的政策体制；(2) 相关法律法规建设相对落后，约束了低碳城市的建设；(3) 在降低城市碳排放技术研究上力度不足；(4) 未能做到低碳城市长期规划与短期规划相结合，低碳城市建设目标不明确。

低碳城市是指将低碳理念注入城市建设的全新城市发展模式，要求在保持城市健康稳定发展的前提下，降低能源消耗并且减少CO2的排放，主要表现为城市产业以低碳理念为基本思想、市民以低碳目标为生活理念、城市规划和发展以打造低碳和生态宜居城市为蓝本。

2　建设低碳城市的内容与方法

2.1影响城市碳排放的因素

(1) 宏观因素

主要包括伴随城市发展的人口密度增加、经济效益升高、城市面积增大、低碳技术研发、政府低碳政策制定以及能源消耗结构变化等。据相关研究显示：将城市碳排放量与人均GDP进行关联研究，发现两者之间存在N型、倒U型、线性关系；城市建设范围的扩张所引起的城市空间结构变化能够导致碳排放时间、分布范围及影响面积的变化；随着碳固定、碳封存、碳减排等低碳技术的开发研究，城市碳排放量受到直接影响；政府低碳政策能够有效的降低城市碳排放，从而达到城市可持续发展的目的；城市能源消耗结构变化直接影响城市碳排放量的变化[8-9]。

(2) 微观因素

影响城市碳排放的微观因素主要包括城市生产和居民消费两方面，其中城市生产包括交通运输业、建筑业、工业、商业等，居民消费则涉及居民日常生活的衣、食、住、行等方面[10]。城市生产和居民消费对碳排放的影响非常直接，主要表现为对碳基能源的消耗[11]。

2.2建设低碳城市内容

低碳城市是以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府公务管理层以低碳社会和生态城市为建设标本和蓝图的城市[12]。低碳城市就是在城市建设过程中需要自始至终贯穿低碳经济的思想，低碳消费及低碳生产是保证城市达到良性、可持续发展的最重要的两个方面[13]。在建设过程中应充分利用太阳能、地热能、风能等可再生能源，城市居民应采用低成本、低消费的生活方式[14]，企业工厂应采取技术措施控制碳排放[15]；低碳城市需大力发展新能源、碳汇技术，低碳城市发展模式应包含低碳生产、低碳交通和低碳建筑三方面内容[16]，低碳城市建设应包含居民低碳出行、城市土地低碳利用、新能源开发利用等方面[17]。城市应根据发展状况不同提出低碳经济可持续发展模型[18]，构建建筑碳排放预算的计算模型，制定符合自身发展规划的建设模式[19]。

要建设低碳城市应注意以下的两点：(1) 低碳城市不是通过降低经济发展速度来换取良好的环境发展模式，而是一种经济与环境平衡的模式；(2) 低碳城市是通过加强城市管理、进行合理规划等，以此实现城市良性发展的目标。

2.3低碳城市建设方法

低碳城市建设方法总结为城市居民生活方式低碳化、城市土地利用紧凑化、城市建筑绿色化、城市产业转型化、能源利用高效化等五大方面[20-21]。

(1) 城市居民生活方式低碳化 首先应转变居民日常生活消费方式，倡导节水、节电、节能的消费理念；其次，在居民日常出行上鼓励近距离出行采用低碳出行方式；最后，树立居民的“3R”生活理念，即减少原料、重新利用和物品回收，以此减少城市居民日常生活产生的垃圾。

(2) 城市土地利用紧凑化 提高城市土地利用率、加大土地开发强度、发展城市竖向空间等对城市实现低碳化发展具有重要意义。此外，应构筑合理的城镇空间布局、居民生活圈布局，这也是建设低碳城市重要的途径策略之一。

(3) 城市建筑绿色化 发展节地与室外环境绿色化、节水与水资源利用高效化、节材与材料利用适用化、室内运营管理低碳化的城市建筑，以上措施将大大降低城市碳排放。

(4) 城市产业转型化 将城市产业体系进行升级并对其进行低碳化改造，发展低碳产业，能够有效减少温室气体的排放。

(5) 能源利用高效化 转变以往企业高投入、低产出的运行方式，提高能源利用效率，以低投入、高产出为工作目标，这将成为低碳城市的基本特征。

3　建设低碳城市的对策

3.1构建低碳城市空间结构

3.1.1城市空间结构对低碳城市构建的影响

城市空间结构如交通结构、街区密度、土地利用模式等都会从不同程度影响城市碳排放，通过对巴西首都巴西利亚和东南部城市库里提巴的城市能源消耗情况进行对比研究，研究者发现在城市正常运转过程中，库里提巴因其适度的密度开发相对低密度开发的巴西利亚消耗的能量更少[22]。

3.1.2构建低碳森林城市，充分发挥森林绿地的碳汇潜力

低碳森林城市既是低碳城市，又是森林城市[23]。低碳城市强调通过调整产业结构、改变居民生活方式、倡导绿色交通等直接的方式从源头上降低碳排放，森林城市则强调通过大力营建城市森林、改善绿地系统结构来提高城市植被固碳释氧能力等间接途径来减少城市碳污染[24]。随着城市化进程加快、城市污染加剧，只有将两者结合起来才能达到真正意义上的碳氧平衡，才能实现城市的良性可持续发展。

碳汇就是从大气中清除二氧化碳的过程、活动或机制。碳汇能力的发挥可以减少空气中的温室气体。随着城市化过程加剧,植被对于减轻热岛效应的功效十分有限,而城市热岛的热力分布特征与城市森林分布的关系,对减少碳排放量有重要意义。城市森林绿地具有吸碳放氧的固有能力和属性，是重要的碳汇基地[24]。

我国各城市现有森林绿地规模尚不能满足改善城市生态环境和建设低碳森林城市的需求，今后城市森林绿地的建设首先要大幅度提高绿地面积，提高城市森林覆盖率；其次是优化绿地系统结构，增加城市绿地碳汇功能；再次合理经营管理城市森林绿地，建设城市低碳森林绿地。

低碳森林应在构思设计、规划、施工和养护等方面最大程度的缩减能源消耗和污染，创建低排放、低消耗和低污染的生产运营模式：(1) 在种植设计上体现低碳理念，要充分考虑不同植物的固碳释氧能力的高低，合理配置，以提高植物群落的碳氧平衡生态效益。主要包括常绿树与落叶树的搭配、幼龄树与老龄树的搭配、深根树种与浅根树种的搭配。设计实施过程中，要将低污染、低排放和低能耗作为首要原则，做到就地取材；(2) 为了体现施工与养护的低碳理念，尽量减少机械工具的使用，以此降低能源消耗和碳排放，并充分减少对绿化用地的破坏。

构建低碳森林城市低碳森林城市的建设是使城市森林绿地建设向系统化、网络化方向发展，基本形成以道路、河道绿地为骨架，点、线、面结合，乔灌花草藤并举，室内、室外空间相关通，城郊一体化的生态健全、结构合理，集防护、经济、景观、游览于一体的复层立体结构的城市生态绿地系统体系框架和城市低碳森林绿化发展模式。这种模式的建立有利于发展生态系统的多样性、物种与遗传基因的传播与交换，提高绿地系统中植物的多样性，同时，也有利于发展城市园林景观的多样性，提高森林绿地的稳定性，形成一个和谐、有序、稳定的城市保护体系，促进城市的可持续发展。

3.1.3城市交通低碳规划

(1) 降低交通工具能源消耗

通过选择恰当的时机发展城市公交的快捷运输系统，完善城市的公交基础设施，并将智能公交与轨道交通的发展统融入系统建设之中，使城市一体化公交网络的建设结构合理，层次分明。通过汽车能源方式的改进，逐步采用压缩天然气CNG、醇类、生物柴油等新型环保燃料取代石油的使用，同时大力发展电动汽车技术，来达到降低城市交通的污染与能源消耗的目的。

为达到城市地域内交通运输的节能减排与可达性的提高，提倡将公共交通作为城市规划发展的主导，鼓励绿色的交通出行方式。保证城市中心区域、城市各功能区域相互之间均由公交线路相连，并以步行道、自行车道的建设对公共交通系统加以完善。

(2) 建设城市森林漫步道

森林漫步道作为一种新兴的低碳交通出行方式，成为了市民的又一环保选择。这种方式主要通过减少机动车数量，进而减少尾气排放来实现低碳的效果。它不仅起到的减排与扩容等功效，同时丰富了市民的生活方式，使市民的生活质量得到提高。

(1) 城市森林漫步道主要有两种形式，一种是独立的林荫步行道，仅供市民步行使用；另一种是辅助机动车道的林荫步道与自行车道。这两种形式都被植被所覆盖，且均为绿色环保的非机动车道。森林漫步道主要有以下几种形式。

(2) 小区林荫歩道：设计在居住区内，路宽在1.5～2m左右，通常用鹅卵石或者木质材料进行铺装，常与园林或城市小森林相邻，与居住区的出入口等主要道路相连，并自成体系。

(3) 公园森林歩行道：设计在公园内用于游赏的步行道，自成体系。通过与园内机动车道的联系，进而与园外城市的道路系统相连。

(4) 城市区域森林漫行道：用于连接城市居民区与商业区的林荫漫步道。长度在3～5km左右，可专门设计为步行专用的绿道，也可作为专用或者对机动车道进行辅助的步行道与自行车道设计，路宽在3～4m左右。它作为城市森林漫步道的主体，应在设计中专门进行规划，与居住区、公园漫步小路共同构建出城市慢行道的主体系统。

(5) 环城森林漫行道：其与森林环城理念的构建，与森林的环城工程密切相关，可以同公路附属的机动与非机动车道以及专门的漫行道进行组合，与城市森林漫行道构成一个系统，是城市漫行道系统的重要部分。将环城林带与水源地森林公园、城市森林、农业生态园、滨河公园、结合园林、城郊公园相连构成环城林带系统，并在其内部设计漫行道。

3.1.4优化城市空间、构建城市风道

一般来说，城市开放空间越狭窄，城市通风越受限，并将形成一个温室效应的恶性循环，城市气温的上升，必将需要更多的能源消耗来进行调节，进而限制城市的可持续发展，对人们今后的生活带来不利影响。因此，优化城市空间、构建城市风道以保证城市空气畅通，有利于缓解温室效应、降低城市气温。

通过城市风道的构建扩大城市生态空间，并以此联系“生态源”与“生态斑块”，发挥能量流的输送功能。将城市风道的建设与景观的建设相结合，使城市郊区的气流能够进入城市内部，为夏季城市通风创造条件，为冬季城市减低风速提供基础。

城市风道建设应遵循以下原则：(1) 沿主风向的廊道建设应连续不断，中间不可被切断；(2) 充分利用森林漫步道和街道进行风道建设；(3) 城市上风方向应杜绝高度建筑物的建设，以利于风的导引。

总之，城市建设要实现其低碳目标需遵循以下5个指示原则：POD>BOD>TOD>XOD>COD，即在城市建设过程中应优先考虑方便居民步行环境的建设，其次倡导自行车车道的建设，再次鼓励以公共交通方式出行，最后考虑改善城市形象如汽车交通的发展[25]。此外，低碳城市空间结构方面还应强调：(1) 城市空间建设应实现“高密度、低高度”，严格限制和约束土地利用；(2) 着重建设城市公园、郊野公园等，并将其构成体系；(3) 居住区、工作区、商业区合理搭配，方便居民快捷到达；(4) 结合城市发展所遵循的制度及文化、经济、社会、历史等现状对低碳城市空间结构进行建设。

3.2建设城市低碳工业

在城市的能源消耗，释放二氧化碳消耗氧气构中，煤炭的燃烧量、氧气的消耗量，以及二氧化碳的排碳量和排放强度所占的比重都是最高的，基于此种现状，调整城市的能源消费结构就成为实现本市碳的排放和氧气释放平衡的最重要的目标。具体的实施对策有以下几点：(1) 提升和改造能源消费结构趋于合理性，加强对能源消耗量的控制，增强能源消耗的可持续性。尽量减少煤炭在日常生产生活中的使用率，并在此基础之上通过改进技术、改变方式等措施提高煤炭利用效率。(2) 增加一些绿色环保能源，如天然气等，以二氧化碳排放量和氧气消耗量低的煤炭替代能源的使用量。(3) 加大对太阳能技术开发利用的支持，加强太阳能资源在生产生活中的普及力度，利用新型能源如太阳能等，提升可再生能源在能源结构中的比重。(4) 加强一些新型可再生资源的开发利用技术，如地热能源、风力发电等，调整能源消费方式优化能源结构，使能源消费结构向多元化合理有序化方向发展。

3.3倡导城市居民进行低碳生活

提高城市居民对低碳生活性的认识，大力开展“低碳生活”教育和宣传活动。建立良好的公众参与机制，制定相关鼓励制度以提高公众生态意识。倡导合理的城市居民低碳、绿色生活方式，制定低碳生活行为守则。

3.4建立低碳城市评价体系

(1) 从可持续发展支柱角度构建低碳城市评价指标体系，将城市作为独立的参考对象，从环境、经济、社会三大支撑城市可持续发展因素的角度出发，将可持续发展理论作为前提，对低碳城市发展阶段进行评价，构建低碳城市评价指标[26]。

(2) 从城市碳排放构成角度对低碳城市评价指标进行构建，通过城市能源消耗研究城市碳排放影响因素为基础，并对其进行分门别类的统计，以此来评价城市低碳建设所处阶段[27]。

(3) 中国社会科学院低碳经济综合评价指标体系，此方法以城市消费、生产、能源和战略为考核因素，以此制定低碳城市评价指标。此方法目前因其指标易获取、操作简单方便、实用性强等特点而受到广泛认可[28]。

3.5制定城市低碳相关制度和规范

(1) 建立健全低碳消费的激励机制、倡导低碳消费

消费者的需求，是市场经济下企业的一切生产活动的导向。所以为促使消费者的低碳消费倾向，政府应制定相关的优惠政策，建立对于低碳消费的鼓励机制。比如通过对低碳商品的消费的相关补贴，降低购买程序中的相关税收，使购买者感受到实惠并产生购买偏好，进而促使企业的生产转向低碳化。与此同时，通过正反方面的教育宣传，如宣传低碳商品对社会带来的好处，举办断电、断水等亲身体验活动，引导市民逐渐建立起科学的低碳消费观，主动购买低碳商品。

(2) 低碳城市市场环境管制

低碳城市市场环境管制以环境经济地理学为基础[29]，从低碳经济的角度研究缓解城市环境恶化的对策，以此制定低碳城市建设战略，如产业结构调整、新能源开发与利用、碳交易合理化、规范碳交易市场等。

具体来说，低碳市场创新性地将自然环境与城市经济相结合，将经济、技术、政策等注入到碳减排、碳固定、碳交易等方面，实现成本与效益的有机结合。在经济方面，研究者发现随着经验的累计，产品的单位成本在降低，这也就促进了城市碳排放量的降低[30]；在技术方面，技术的进步促进了经济的发展，也推动了低碳城市的建设[31]；在政策方面，政府、企业的管理层起着至关重要的作用，在制定促进低碳经济发展的策略同时，更应考虑城市碳交易市场的合理性，规范碳交易市场，以此推动低碳经济健康稳定发展[32]。合理的进行低碳城市市场的环境管制，能够有效地减少温室气体的排放，为低碳城市建设提供了新的思路。

(3) 完善相关立法工作，发展低碳经济，建设低碳城市。

完善促进可再生能源发展与低碳发展的法律体系。制定地方低碳森林城市建设标准,明确能源效率标准和标识制度,采取配套的财税激励制度,促进可再生能源的发展。城市政府需通过科技、产业、财税等多方面政策的鼓励，通过健全法律对市场经济的保障，通过综合运用价格、信贷等经济举措调节城市市场经济模式，以促进本市低碳森林城市的建设，促使企业向低碳之路前行。

4　结语与展望

城市“碳排放量”计量的是一个城市经济、社会、环境体系在一段时间温室气体的总排放量，目前国内外碳排放研究的主要对象时宏观层面的国家地区以及微观层面的企业，因此发挥城市森林植被的吸碳减排功能，建设低碳森林城市，构建科学、合理、稳定的城市森林绿地生态网络体系不仅是维护城市物种安全、环境安全、生态安全的必要条件，也是低碳城市建设的主要景观格局模式，是增加碳汇又是减少碳排放的重要途径和手段。随着全球气候的变化及城市环境的不断恶化，低碳城市发展模式和建设，是应对全球气候变化和实现城市可持续发展的战略选择和必由之路。

文章提出了建设低碳城市的方法和对策，以期能够达到有效地缓解、改善目前城市现存的环境的巨大压力，从而维系城市生态系统的良性循环和平衡。

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(学科责编：吴芹)

Methods and countermeasures of low carbon city construction

Li Donghe, Liu Su*

(School of Architecture and Urban Planning, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China)

Climatechangeprofoundlyaffectshumansurvivalanddevelopmentandhasbecomeoneofthemostseriouschallengesinsustainabledevelopment.Developmentmodeandconstructionoflowcarboncityisoneoftheimportantmeanstotackleclimatechange,andalleviateglobalenvironmentaldegradation,theshortageofresourcesandenergy,andhasbecomeaglobalconsensusofthedevelopmentoftheurbantransformationandtheeratheme.Thispaperanalyzesthedevelopmentandcurrentsituationofthelowcarboncity,expoundsthecontentsoftheconstructionoflow-carboncity,summarizesfivekindsofmethodoflowcarboncityconstructionoftheurbanlifestylelowcarbonization,compacturbanlanduse,urbangreeningbuilding,cityindustrytransformation,andtheenergyutilizationefficiency,putsforwardfivelowcarboncitycountermeasuresoftheconstructionoflowcarboncityspacestructure,theconstructionofurbanlowcarbonindustry,promotingurbanresidentsforlow-carbonliving,establishingevaluationsystemoflowcarboncity,makingsystemandnormsrelatedtothelowcarboncity.

lowcarboncity;carbonandoxygenbalance;urbanconstruction;contentandmethods;countermeasures

2015-01-01

李东和(1991-)，男(满族)，在读硕士，主要从事建筑设计绿色建筑，低碳城市等方面的研究.E-mail:874704882@qq.com

*：刘甦(1961-)，男，教授，学士，主要从事建筑设计、绿色建筑、低碳城市等方面的研究。

1673-7644(2016)01-0058-07

S731.2

A