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德国海德堡列车新城被动房城区规划建设研究(上)

来源:绿色建筑研习社作者:卢求 德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部董事、五合国际副总

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图1 海德堡夜景,列车新城在图片中心远处依稀可见。卢求摄



本文为德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部董事五合国际副总卢求先生原创、版权所有。作者授权绿色建筑研习社微信公众号发表此文。全文转载或部分引用请注明作者姓名和文章名称,文章标题及内容不得擅自修改,侵权须承担法律责任。论文发表事宜请联系作者:luqiu@www5a.com


导读:德国海德堡列车新城是世界上已建成最大的被动房项目,该项目不仅在被动房领域获得世界瞩目,在可持续城市规划开发、海绵城市建设等方面也取得突出成就。 卢求先生是德国可持续建筑及被动房领域知名的专家,在研读大量资料、多次现场考察的基础上撰写完成本文。


论文分上、下两篇,上篇为海德堡列车新城规划建设研究,包括城市空间规划、交通规划、能源规划、被动房建设、海绵城市建设、动植物保护等内容。


下篇为列车新城被动房城区能耗研究,较详细地分析了海德堡列车新城被动房城区2014、2015年运行能耗监测报告,对其工作方法、能耗数据、报告结论等进行了研究解读。


上篇

海德堡列车新城规划建设研究


1 海德堡列车新城简介


海德堡列车新城(Bahnstadt Heidelberg)位于海德堡市中心,用地范围116公顷,是目前世界上建成的、最大规模的被动房项目。这里曾经是德国铁路系统编组、仓储用地,随着铁路运输式微,1997年德国铁路公司停止使用原来海德堡货运及编组站,基地被腾出成为城市开发用地。


这里距离老城中心2公里, 距离海德堡火车总站仅数百米。土地主要归德国铁路公司(Deutsche Bahn AG)所有。2003年由海德堡市政当局、德国铁路、当地主要媒体共同组织发起公开征集并确定项目名称为“Bahnstadt”,德文一词直译为“铁路城”,译为“列车新城”一词更符合中文表达习惯。同年该项目开始进行规划设计研究工作。


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图2 列车新城区位图。 图中心灰褐色部分是列车新城用地范围,右侧为老城区。资料来源:海德堡城建局


2008年在国际规划设计竞赛一等奖方案的基础上完成了的具有开发指导作用的“规划设计方案”(Rahmenplanung),并经市议会表决通过,成为指导列车新城开发建设的约束性文件。成立由海德堡市不动产公司、海德堡储蓄银行、巴符州银行不动产管理公司共同组建的海德堡开发公司(EGH),并购买了首期60公顷的土地。海德堡市政当局与海德堡开发公司(EGH)签订项目开发协议。2010年开始建设,整个项目将建设成包括居住、研发、商业和文化的充满活力的综合城区。城区内将创造7000个工作岗位,计划建设2500个居住单元。


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图3 列车新城建设基地航拍图。资料来源:海德堡城建局



2 列车新城规划目标与用地性质


海德堡列车新城经过多轮规划设计研究,在2008年完成了规划设计方案。该方案确定的目标是将列车新城建设成为一个多种功能复合的新城区,而非居住区。列车新城应成为一个可持续的、具有很高环境质量、适合于所有城市生活(包括居住、工作、服务、休憩、娱乐、文化)的城区。


城市可持续发展,其建筑物与绿化空间应该能够满足子孙后代及不同的使用功能。


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图4 海德堡列车新城规划总图。资料来源:海德堡城建局


列车新城总占地面积116公顷,规划交通和公共绿地用地占比42%,建设用地占比58%。列车新城的用地面积大于海德堡老城的面积。列车新城的规划定位是城市新区,由于其规模较大,又划分为街区,根据所处区位和周边环境不同拥有不同的建筑空间、密度、绿化空间,同时注重形成平衡的社会结构。



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图5 列车新城功能分区图。资料来源:海德堡城建局


类似城市的空间结构,形成街区特殊的空间和功能结构。街区的广场形成每一城市街区的中心。在此基础上确定街区的空间形态和功能。


  • 科技和服务功能:用地编号M1及M2,T1-T4, S1-S3,

  • 火车站南广场及其具有的城市层面功能的设施:用地编号B1-B3

  • 沿艾泊海默街、完善城市边界形成的城市服务区:用地编号E1-E3

  • 艾泊海默三角地带:不同商务区的融合和重心:用地编号ED1-ED3

  • 校园左勒霍夫花园-科研和居住用地:用地编号Z1-Z7

  • 居住台地:用地编号W1-W6

  • 区域性服务中心和教育机构:用地编号SE1-SE3

  • 专业市场中心:用地编号F1-F3

  • 大面积休憩用地位于绿色景观大道,小型游戏、健身广场分散布置于街区绿化用地之中。



3 列车新城城市空间规划与公共开敞空间


列车新城规划方案强调公共开敞空间设计,火车站南广场,车尔尼广场及艾泊海默街是服务区域的边界,左勒霍夫花园是大学研究机构,城区西侧是景观散步大道,外侧是宽广平静农田景观,沿着景观散步大道布置了居住组团,组团之间是广场和具有视线通廊作用的街道,广场是城区向农田景观敞开的窗口和城市观景平台。



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图6 中央火车站南广场及周边建筑空间。资料来源:海德堡城建局


城市空间规划以街区式建筑为统领,以形成连续的街道和广场空间,不鼓励居住建筑使用过于夸张另类的造型。幼儿园、学校等具有公共建筑属性的建筑允许具有较强的个性,位于城区公共广场区域,形象突出,其他建筑如公司办公、商业零售、公寓等建筑形象应与其功能相适应。



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图7 海德堡列车新城被动房幼儿园。卢求摄



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图8 海德堡列车新城被动房学校。卢求摄


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图9 列车新城左勒霍夫庭院、大学研发中心及周边建筑空间。资料来源:海德堡城建局



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图10 海德堡列车新城左勒霍夫庭院周边的被动房研发建筑。卢求摄


建筑高度分区规划。主要街道沿街建筑高度5层,左勒霍夫大学研发中心建筑高度为4-6层,沿景观散步大道3层、向内过渡到5层。


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图11 列车新城居住组团与景观散步大道及周边建筑空间。资料来源:海德堡城建局


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图12 海德堡列车新城被动房住宅及儿童喷泉游乐场。卢求摄


13.jpg图13 列车新城彩恩广场及周边建筑空间。资料来源:海德堡城建局


街道宽度(街道两侧建筑的间距)与两侧建筑高度的比例,根据不同的街道性质和功能要求,控制在1:1到1:1.8之间,有利于形成适宜的公共街道空间。

结合绿化景观系统的建设,使列车新城形成独特的城市景观特色,形成高品质的居住、工作、休闲空间环境,吸引人们到这里居住、工作和游览休憩。




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图14 列车新城街道空间尺度研究。资料来源:海德堡城建局


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图15 列车新城水岸街道空间。卢求摄



4 列车新城交通规划


公共交通

列车新城有良好的公交系统,特别是新建设的有轨电车,使列车新城能够舒适便捷地与海德堡城区以及周边城市交通连接。优化后的有轨电车、公交车运行时间表,使列车新城各个街区都有较方便的公交联系。

通勤交通

由于列车新城有良好的公交系统,使通勤交通可以方便到达列车新城各个办公区域,因而根据巴符州相关规定,可以享受公交系统规划奖励,即新建办公建筑仅需提供一般办公建筑30-40%的停车位。

停车设施

根据相关规范,计算得出列车新城除商业购物类功能以外需要4500至5000个地下停车位。商业购物类市场大约需要2000个停车位。

混合停车

常住居民主要停车时段是夜晚,办公停车主要是在白天时段,因而在混合功能建筑区域,设置混合停车运行模式。常住居民不购买私家停车位,改为长期租用地库不具体定位的车位,大大提高车位利用效率,开发商减少地库建设投资,居民享受较优惠的停车费。

慢行交通系统

列车新城内部规划建设均匀细密的步行及自行车道


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图16 列车新城公共交通规划(局部)。资料来源:海德堡城建局



5 列车新城能源规划


列车新城在前期规划阶段进行了详细的能源专项规划。2007年市政府委托完成了 《城区能源与供暖方案 Staedtebauliches Energie-und Waermeversorgungskonzept》,该方案以当时确定的列车新城规划建设方案为基础,详细研究了采用不同能源结构、不同技术措施、不同节能标准情况下的建设投资量、投资回收期、能耗情况,一次能源节约量(减排量)等指标,为项目实施建设提供了可靠的科学技术依据。


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图17 列车新城Z6地块能源系统的建安成本计算和经济性分析图。资料来源:海德堡城建局


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图18 列车新城项目采用不同节能标准和供暖系统组合情况下整体终端能源消耗量、一次能源消耗、二氧化碳排放量比较。资料来源:海德堡城建局


上图中每一组3个竖向条块分别表示终端能源消耗量、一次能源消耗、二氧化碳排放量。


上图中从左向右10个技术方案(采用不同的建筑节能建造标准和采暖能源)分别是:

  • 德国建筑节能标准ENEV+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 海德堡建筑节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 海德堡建筑节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+集中供暖系统

  • 被动房节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 被动房节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 被动房节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+紧凑热泵系统



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图19 列车新城项目不同采暖方案(不含太阳能)建设初投资量比较。资料来源:海德堡城建局


上图中从左向右10个技术方案分别是:

  • 德国建筑节能标准ENEV+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 海德堡建筑节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 海德堡建筑节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+集中供暖系统

  • 被动房节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 被动房节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 被动房节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+紧凑热泵系统



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图20 列车新城项目不同采暖方案(不含太阳能)年度运行成本分析。资料来源:海德堡城建局


图中色块表示成本构成,三种色块由下到上分别是:资金成本、能源成本、维护成本。


图中从左向右10个技术方案分别是:

  • 德国建筑节能标准ENEV+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 海德堡建筑节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 海德堡建筑节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+集中供暖系统

  • 被动房节能标准+集中供暖系统+内部能源微网

  • 被动房节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 被动房节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+紧凑热泵系统



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图21 列车新城项目不同能源方案比较。资料来源:海德堡城建局


竖向色块分别表示:能耗、终端能耗、一次性能源消耗、二氧化碳排放量、二氧化碳减排量%。


图中从左向右5个技术方案分别是:

  • 德国建筑节能标准ENEV+集中供暖系统

  • 海德堡建筑节能标准+地源热泵供暖

  • 被动房节能标准+集中供暖系统

  • 被动房节能标准+集中木粒燃烧供暖

  • 被动房节能标准+集中木粒燃烧供暖+太阳能


(有关列车新城实施被动房节能标准之后运行能耗情况,详见本文的下篇:列车新城被动房城区能耗分析研究)


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图22 木屑燃烧锅炉系统图。资料来源:海德堡城建局

通常由货车运送木屑至木屑库,之后由输送设备将木屑自动传送到燃烧锅炉之中燃烧。



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图23 左侧为木屑,右侧为加工后的木粒。资料来源:海德堡城建局



6 列车新城被动房建设


列车新城开发建设全面执行被动房超低能耗标准,116公顷用地之内所有建设项目按照被动房标准进行设计建设。开发企业提交项目建设审批文件时,须提供按照德国被动房研究院PHPP能耗模拟软件完成的计算文件,证明新建建筑采暖能耗小于15kwh/m2年,才能通过审批。


在实施工程中严格按照被动房PHPP等技术要求,并进行全程质量监督,在竣工验收时进行鼓风门气密性检测,达到标准后,购房者可以得到联邦相应财务补贴,包括德国复兴银行、巴符州银行的被动房低息贷款。海德堡市政府资助气密性检测等被动房设计、施工质量保证等费用。

整个城区规划按照被动房标准建造,包括办公、实验室、商业、电影院、学校、幼儿园、大学生宿舍、住宅等建筑类型。海德堡城建部门与海德堡气候保护和能源咨询机构(Klimaschutz and Energieberatungsagentur Heidelberg)及社区联盟(Nachbargemeinden)合作,共同负责被动房的实施质量保障。


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表1 海德堡列车新城建筑为围护结构主要技术指标。资料来源:海德堡城建局


列车新城能源近期由市政热力、中期100%由可再生能源提供,包括生物质能源锅炉和深层地热能源,并且结合微网设施。支持住户使用太阳能热水设施。市政部门为住户专门编制了列车新城节约用电手册,旨在帮助用户正确、有效地使用列车新城各项电力设施,节约能源。


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图24  列车新城被动房施工工地,不盲目追求装配率,而是采用适用技术的组合。叠合墙板、叠合楼板、预制井体、大尺寸砌块与现浇结构相结合。卢求摄


改4.jpg图25  列车新城施工工地,预制叠合墙板。卢求摄


改2.jpg图26  列车新城施工工地,被动房电梯地下室部分单独保温构造处理。卢求摄


改3.jpg图27  列车新城施工工地,被动房地下室部分超厚保温、防水层及窗井构造做法。卢求摄


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图28  列车新城水岸边的学生宿舍。卢求摄


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图29 列车新城水岸边的学生宿舍公共空间内景。卢求摄


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图30 列车新城水岸边的学生宿舍内景。卢求摄



7 列车新城海绵城市建设


列车新城基地大部分表面土壤为回填沙土和碎石,地下2-3米处为一2米左右厚度的细沙粘土淤泥层,其透水性能Kf值为6x10-7m³/s,在此之下为透水性较好的沙土层,Kf值为3x10-4m³/s。地下水位在地表以下12-15米处。

根据巴符州2005年《水事法》和联邦环境和运输部1999年《雨水条例》,要求新建城区、建设基地的雨水原则上尽可能就地渗透回灌,通过基地附近地表雨水收集设施收集、或引入湖泊河流等水系。列车新城规划要求区内每个建设项目:

  • 2/3屋面面积以上为绿色屋面,其雨水径流系数< 0,5,而且

  • 建设达到用地4%面积的、景观一体化下凹绿地蓄水设施

  • 或20%建设用地表面为全渗透绿地,雨水不外流。

规划要求50%的雨水在地块内部被土壤吸收补充地下水,其余50%通过列车新城公共绿地雨水收集系统就地渗透回补地下水。尽可能不使雨水进入城市下水管网。

列车新城公共绿地雨水收集系统主要设置在安朗安格大街西侧的水景系统里。沿街设置的长向河道系统,沿道路一侧为硬质、清晰的河岸边界,沿建筑一侧为坡地柔性景观处理方式,结合亲水平台、引水沟渠,使人们能够看到、观赏雨水的流动。景观设计使人们能够在不同季节、不同水位的情况下使用、享受绿化景观。



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图31 列车新城安朗安格大街西侧具有雨水调蓄功能的景观系统剖面。资料来源:海德堡城建局


32.jpg图32 列车新城安朗安格大街具有雨水调蓄功能的景观系统。卢求摄



8 列车新城动植物保护规划


列车新城进行了较严格的环评研究,确定了建设开发过程中需要保护的对象,包括:

  • 人、动物和植物

  • 土壤、水、空气、气候和景观

  • 文化物品和其他物品

列车新城建设用地之前主要为德国铁路公司货运编组站及维修车间等功能,对土壤有一定污染。


另一方面,多年以来,在铁轨周边区域已形成动物、植物生态环境,其中部分动物属于联邦或州保护动物。需要保护的动物包括:

  • 鸟类: 鸫劳, 刺莺, 小啄木鸟, 黄讥诮, 施蒂格利茨鸟

  • 昆虫类: 蓝翅蝗, 蓝翅沙蝗, 酒鸡蝗, 褐色蚱蜢

  • 爬行动物: 篱笆蜥蜴, 壁蜥蜴


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图33 列车新城基地原有的、需要保护的部分动物 (照片来自网络)


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34 列车新城基地是野生动物的栖息地,这是在施工工地上拍摄到的野兔子。卢求摄

规划要求更换受到污染的土壤。新建城区不是新建孤立的建筑和绿地,而是精心处理各规划地块边缘过度空间,设立生态踏脚石,生物走廊,动植物生态混合共生体(Biotopmosaike)。


建设微景观生态环境,包括下凹式水塘、挡土坡,创造干燥、半干旱、湿润不同小环境,为昆虫和爬行动物创造生存空间。


在由原有轨道区域改建成的景观散步大道区域,建立网状生态保护区,并发散到列车新城内部区域。将周边环境纳入规划考量范围,使原有铁路轨道周边动物、植物生态环境能够整体延续、动植物有其生存空间。

施工前将基地适合动植物生存的原有地表土壤,暂时移除并保留在他处、待完成建设活动之后,重新将地标土壤回填到基地绿的、屋面绿化。



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图35 列车新城景观散步大道及动物保护栖息地规划图。海德堡城建局


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图36 列车新城景观散步大道及动物保护栖息地。卢求摄


37.jpg图37 海德堡列车新城被动房住宅内庭园,建筑室外遮阳是标配产品。卢求摄


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图38 海德堡列车新城被动房住宅,施工品质上乘。卢求摄



9 结语


1988年作者初次到德国之时,曾在位于海德堡半山古堡公园里的州立语言学校学习德语一年,住校公寓窗外的景色几乎与图1照片相同,当时对德国优美的环境和高度发达的经济印象深刻。


近年多次重访海德堡,赞叹德国人在数十年经济高速发展时期,没有破坏城市的美景。列车新城等大型城市开发项目,使这座诗意之城日臻完善,人们在享受现代科技带来舒适便捷的同时,依然能够感受到岁月静好,城市文化及人文精神传承带来的丰富愉悦感。

德国人在列车新城项目规划开发建设过程中,政府部门作为公众利益的代表者,通过规划立法和参股开发等机制,限制开发商过分的短期商业利益驱动行为,不鼓励单个地块、单体建筑过多的地标性,尊重城市的历史发展与空间机理,深入细致地研究城市空间、街道尺度、人的感受。


妥善解决城市交通、能源系统、生态系统(植被、动物、海绵城市系统等)、职住平衡等各方面问题,规划中宁可牺牲部分地块的局部经济利益(损失容积率、部分房间日照不足、有对视干扰等问题),也要达到城街道空间的丰富性和完整性。技术上不盲目追求先进性,而是利用成熟可靠的技术系统,建设环境友好、超低能耗、可持续的新城区。

海德堡列车新城是德国近年来城市中心区开发的一个较典型的案例,类似的还有法兰克福的欧洲城区。二者的建设用地都是早先都是德国铁

路的货运编组站旧址,由于铁路货运式微,德国铁路将此类土地转让,成为城市中心难得的建设用地。

海德堡列车新城的前期规划研究与设计工作历时近8年,各项决策过程比较理性,研究工作深入。


德国人的城市规划,少有奇思异想,恣意挥洒,在城市开发、楼宇建设这类大量投资、长久使用的事项上更是理性分析研究,甚至谨小慎微,把钱花在最需要的地方。包括对受到铁路运输业污染的土地的整治,地下水源的保护,生态环境的保护,城市基础设施的建设都是耗资巨大,这些方面外表也许并不明显,而对居住在这里的人们是非常重要的。

对于建筑本身,德国人并不喜欢过于张扬的外观,更看重房屋的品质。门窗、遮阳、机电设备、上下水管道设施通常品质上乘。


对建筑材料、特别是室内装修材料的耐久性和环保性能要求严格,建筑室内健康环境品质较有保障。


在当今中国房地产业放弃粗放低质发展模式、追求高品质人居环境的大背景下,德国城市开发建设的理念与价值取向被越来越多的国人所接受。


参考文献:

  • www.heidelberg-bahnstadt.de

  • www.heidelberg.de

  • 《StaedtebaulicheRahmenplanung Bahnstadt 2007》

  • Stadtplanungsamt Heidelberg

  • 《Baugebiet Bahnstadtin Heidelberg-StädtebaulichesEnergieund Wärmeversorgungskonzept》Ing.Buero EBOEK,2007