零碳转型战略下的超高层建筑可持续发展路径探索——以上海中心为例

面对现代城市愈发有限的资源,超高层建筑以极高的土地利用率为城市建设提供了在垂直维度的高速发展与效率提升。然而,这也为超高层建筑全生命周期的绿色低碳带来了突出的问题与挑战。研究显示,超高层建筑的工程和建筑材料的单位面积碳排放量分别约为多层建筑的1.5倍和1.3倍。在建筑运营阶段, 40层及以上的办公建筑比低层数建筑有着显著更高的建筑运行能耗强度和碳排放强度。在此背景下,我们将探索在零碳转型战略下的超高层建筑可持续发展路径,并结合上海中心这一典型案例,回顾和展望城市超高层建筑可持续发展的过去和未来。

潘嘉业,庄明昱,朱文博(上海中心大厦建设发展有限公司 高级主管工程师),崔正君(上海中心大厦建设发展有限公司 高级主管工程师)2023-05-19
上海中心上海超高层建筑碳排放

应对气候变化的全球治理在进行时,而目前全球建筑部门的零碳转型进程仍然落后于 2050年净零排放的目标。在中国,面向“3060”双碳目标,建筑行业的零碳转型挑战同样严峻。2020 年全国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放50.9 % [1],共计为 50.8 亿 tCO2e(二氧化碳当量)。

在这之中,城市超高层建筑面临的机遇与挑战尤其引人关注。面对现代城市愈发有限的资源,超高层建筑以极高的土地利用率为城市建设提供了在垂直维度的高速发展与效率提升。然而,这也为超高层建筑全生命周期的绿色低碳带来了突出的问题与挑战。

建筑的全生命周期评估[2]强调建筑从新建、运营到拆除这一全过程资源的优化,从而最大程度地降低建筑碳排放。研究显示,超高层建筑的工程和建筑材料的单位面积碳排放量分别约为多层建筑的1.5倍[3]和1.3倍。在建筑运营阶段, 40层及以上的办公建筑比低层数建筑有着显著更高的建筑运行能耗强度和碳排放强度。

在此背景下,我们将探索在零碳转型战略下的超高层建筑可持续发展路径,并结合上海中心这一典型案例,回顾和展望城市超高层建筑可持续发展的过去和未来。

核心要点

  • 数据显示以上海中心为例的超高层建筑碳排放主要将来源于外购电力的间接排放。基于超高层建筑运营和排放特性,实施主动、高敏捷性和智能的电气系统节能策略是节能减碳的有力手段之一。上海中心的节能措施共计实现了约5000吨的碳减排量。
  • 随着能源供给侧的电力脱碳与零碳化的推进,超高层建筑应关注于与新型电力系统的协同交互。包括“光伏建筑一体化”(BIPV)和“车辆到电网”(V2G)的技术显现了在超高层建筑上的应用潜力和优势,能够将光伏组件与建筑本身以及电动车充电桩集成,增设建筑光伏电量的储能系统,从而提升建筑的分布式能源利用率。
  • 面向未来的超高层建筑更多开始探索“再生建筑”的概念,即将建筑自身转变为对自然环境有益的资源,帮助自然系统的修复。此外,作为显著地标和都市文化的代表,超高层建筑也开始更多关注于当地社区公民的外部参与,增强可持续公众教育的传播。