【作者序】
从人类文明史看，城市一直担任着文明坐标的角色，而生态城市承载了人类对生态文明的憧憬。生态文明建设理念包括绿色发展、循环发展和低碳发展的理念，弘扬生态文化和倡导绿色生活的理念，尊重自然和维护平衡的理念，树立山水林田湖草是一个生命共同体的理念等。生态城市实践本质上是将生态文明建设理念融入城市营造全过程的社会活动，或者说，生态城市实践就是关于生态文明建设理念的城市实践探索。
从个体的生命历程看，绝大多数人都至少有三次以上选择城市（学习、工作和养老）的机会。尽管选择的理由很多，但安全的生活环境、洁净的空气与水、舒适的城市气候、亲生物的自然体验、优美的城市景观、独特的文化特质、适当的生活节奏、全龄友好的服务等，是个体选择城市的普遍准则。值得注意的是，上述这些城市特征，也是生态城市的基本特征和建设目标。
自1970年代联合国教科文组织发起的“人与生物圈计划”提出生态城市概念后，国内外相关学者逐渐构建起相对完整的生态城市思想体系。撰写本专栏的目的之一是讨论“从规划、建设、管理层面如何实施生态城市”，专栏尝试从本体论层面探讨生态城市实践的整体全景，从物质层面聚焦生态城市实践的若干技术性议题，从社会层面审视生态城市实践的公平与正义的议题。
生态城市有普适性的实践框架，但针对特定地区的生态城市，具体的行动路径将是地方性的。每个生态城市都是与众不同的，都有其特定的社会经济和文化背景、资源环境条件以及期望解决的问题，需要关注该城市的人（社会）—事（行动）—物（环境）—知（知识）的匹配性，“适境律”是生态城市实践成功的关键。生态城市实践特别强调策略和行动的综合性，本专栏尝试从若干核心议题入手，探讨生态城市的实践路径，并通过部分案例进一步诠释实践过程。
如果说城市是一个可持续性问题的发生器，那么生态城市应该是一种可持续性问题的解决方案。受《国际城市规划》编辑部邀请，笔者基于《生态城市实践指引》一书的部分内容形成这个生态城市专栏，期待相关讨论对我国推动城市高质量发展和下半场的可持续城镇化有所启示。
第十四篇 提升能效的城市空间发展框架
由于全球碳基能源储量的有限性和需求的无限性，能源短缺时期已经来临或必将来临，对能源系统和城市空间结构相互作用的研究越来越受到重视。城市空间结构对能量流动过程的影响，应从能源物质的源汇作用过程来理解。城市空间结构通过重新分配太阳辐射和影响人类活动对能量需求，从而直接或间接影响城市能量的流动，城市空间结构也是将来能源供应和分配系统的重要影响因素。
城市空间结构主要通过影响室外环境温度、交通出行方式、工业产品上下游联系等，从而影响建筑能耗、交通能耗和工业能耗。因此，探讨城市空间结构的能源绩效议题，可为采用空间策略提升能源绩效提供政策框架。
城市热岛效应提高了夏季的城市能源消耗。多中心城市形态可以有效地缓解城市热岛效应，而单中心集聚发展的城市形态容易产生较强的热岛效应。比如雅典城区热岛效应导致城市地区建筑制冷量翻倍，空调耗能峰值较郊区提升了三倍。
城市植被通过蒸腾作用，可以从环境中吸收大量的热量，降低周围环境的温度。绿化覆盖率与热岛强度呈负相关，绿化覆盖率越高，热岛强度越低。聚集的绿地比破碎的绿地对城市热岛效应的缓解作用好，在空间布局上形成一定规模的绿地会更好地缓解城市热岛效应，即绿地缓解热岛的规模效应。
交通能耗与交通出行距离和交通出行方式密切相关。相同的出行距离，私人小汽车的人均能耗远高于公共交通的人均能耗。城市结构影响城市居民出行方式、出行距离和出行频率，进而影响城市交通总能耗。因此，通过构建高效合理的城市结构，提供舒适和快捷的城市公共交通系统，从而减少对私家车交通出行方式的依赖，是降低交通能耗的首选途径。生活在TOD街区内居民的小汽车使用率较非TOD街区内居民明显降低。
多中心城市结构对交通出行方式和出行距离的影响较为复杂，以及由于不同地区的功能布局、城市规模、经济水平及文化因素等原因，相关研究结论具有明显区域差异。对于各个次中心能够实现就业、居住和生活服务功能平衡的多中心城市来说，居民可以在次中心附近完成几乎所有的出行需求，且多中心结构的自然空间可达性更高，有利于减少休闲交通出行距离，从而可以降低城市交通的总能耗。
多中心城市的就业与服务功能分散布局，往往会导致中心区开发强度较低，从而增大了居民平均出行距离。高度紧凑的城市核心发展模式是能源利用效率最高的。多中心紧凑城市形态显现出更少更短的交通出行，更少的交通总能耗。另外，就业郊区化可能增加依赖小汽车的短出行数量。总体而言，城市结构对交通出行距离和公共交通效率有显著的影响，紧凑的建设用地形态、多样性的生活服务功能更有利于减少城市交通能耗。
对于非劳动密集型工业，应考虑原材料和输出产品的上下游关系，可以将具有上下游关联的工业相对集中地选址布局，这有利于降低材料或产品运输的交通消耗。因此，非劳动密集型工业区应选在跟货运交通系统有良好接驳的区位，按水运—铁路—公路的优先顺序，在对外交通便捷的区域选址。对于劳动密集型的工业，应该结合TOD开发框架进行选址，可以有效降低通勤距离和交通能耗。
密度普遍被认为是影响城市能源绩效的最突出的城市形态属性。较高的密度通常会产生规模效率，从而节省交通能耗。高密度城市有利于发展公共交通系统和完善的生活服务设施，客观上可以减少对小汽车的依赖，从而降低人均交通能耗。
城市密度实质上是通过影响人群活动特征和出行选择，进而间接对能耗产生影响，而居住密度只能反映城市人口的居住分布却往往忽略了人群的流动。居住密度加就业密度构建出的城市复合密度，可以更准确地刻画城市交通能耗。
高密度不是降低交通能耗的充分条件，但城市低密度发展将刺激城市能耗的增加。高密度为降低交通能耗提供了一个必要条件，还需将城市密度结合其他影响因素（如城市文化、居民行为习惯等）进行综合分析，才能更好地解释紧凑城市在降低交通能耗的作用。高密度社区往往日常通勤能耗较低，但长距离休闲出行交通能耗较高，采用高密度和高混合度的多中心模式，可以在两种能耗之间取得平衡从而降低总能耗。需要将提高密度的规划行动与其他倡议结合起来，鼓励当地居民近距离就业、游憩、商业活动来降低交通总能耗。
城市不同功能空间的连接特征，影响甚至决定了居民出行方式的选择。新开发地区中创造更多的就业机会，并不意味着增加当地居民的就业机会。换句话说，地区劳动力结构与所提供的工作性质相匹配，才能更好地促进职住平衡，从而降低日常通勤能耗。
密度的增加将减少水平方向的交通出行距离，但会增大纵向的交通能耗。通过电梯等纵向交通运输方式，人均能耗将随着纵向高度而增加。随着城市建筑达到一定平均高度后，高密度带来的短距离交通出行的节能效率将被增加的纵向交通能耗所抵消。
城市人口规模与城市能耗的相关关系近年来逐步受到关注。比较不同城市的交通能耗会发现，随着城市人口规模的增大，人均交通能耗总体上趋于下降。也就是说，大城市的人均交通能耗低于小城市。这是因为小城市交通能耗更受其他变量的影响，特别是无法提供高效节能的大容量公共交通服务。但是，随着城市人口规模的进一步增大，正向集聚效应和规模经济效应将被其他因素抵消，比如公共交通系统接近满负荷运行，交通拥堵出行距离增大，将导致人均交通能源消耗增加。
因此，理论上存在一个相对合理的城市人口规模，可以通过提供高效便捷的公共交通体系，减少对小汽车的依赖，又避免交通系统满负荷运行导致的交通拥堵问题。由于影响因素不同，相对合理的城市人口规模存在区域的差异性。
对一个城市而言，城市规模增大存在两种途径：第一种是在城市人口密度不变或人均用地指标不变的情况下，只能通过用地规模的扩大吸纳增量人口。第二种是通过存量更新内填式的发展模式提高城市人口密度，即通过降低人均用地指标实现节约用地目标，无需扩大城市用地规模，也能吸纳增量人口。上述两种途径，产生的城市交通能效存在较大的差异。第一种途径将增大人均交通出行距离，从而可能增大人均交通能耗；而第二种途径不会增大人均交通出行距离，空间集聚效应凸显，为高效公共交通服务和高质量生活服务提供条件，从而降低城市交通的总能耗。
4 提升能源绩效的城市土地开发框架
整合绿色空间与建设用地的空间框架主要为了实现两个目标：一是缓解城市热岛效应，从而降低城市建筑能耗；二是形成安全舒适的慢行路径，促进非机动车出行方式。绿色空间与建设用地整合的基本原则为：
（1）绿色空间与建设布局相结合，通过改善小气候提高建设空间的热舒适性，引导城市建设用地优化布局；
（2）提出绿色空间相邻的建设用地引导与控制，制定与绿色空间相容的公共设施用地布局；
（3）构建居住用地与公共服务设施之间，以及居住用地与公共交通站点之间的非机动车出行路径，非机动车出行路径应结合绿色空间网络；
（4）在现状城市热岛较强烈的建设空间上风向，规划设置一定规模的带状通风廊道，引导上风向清洁风进入该区域；
（5）增加绿色空间边缘区建筑的通透性，避免绿色空间周边规划建设连续实体构筑物或板式高层建筑阻挡；
（6）绿色空间平面形态越复杂，植被冠层遮阴率越高，降温效果越好。城市热岛缓解效果好差次序为乔木林地、乔灌木复合型绿地、草地；
（7）增加高密度建成区的绿色屋顶面积，将绿色屋顶和小型街道绿地与城市绿色空间相连，将较小的公共空间与城市公园和区域绿色空间相连。
将公共交通与土地利用进行整合的开发框架主要为了实现三个目标：一是通过优化城市交通网络，建立舒适高效的城市公共交通系统，减少对小汽车的依赖；二是可以通过沿公共交通走廊的高强度开发，有效提高公共交通客流量，减少小汽车车辆行驶里程；三是基于公共交通枢纽形成紧凑开发模式，密集和紧凑的城市开发模式可以减少热损失，提高能源的使用效率，促进建筑节能，减少冬季的供暖需求。公共交通与土地利用整合的基本原则为：
（1）应鼓励大城市采用多中心紧凑城市形态，将功能复合的服务中心与TOD相结合；
（2）将绿色空间和建设用地的一体化框架与TOD相结合，构建以绿楔间隔的公共交通走廊型城市空间结构模式，提升建筑节能和交通节能的协同效应；
（3）政府提供舒适和快捷的城市公共交通系统，以公共交通为导向围绕轨道交通站点进行高强度开发，提高土地利用效率；
（4）将轨道交通站点1km范围内的地块规划为高强度混合使用的城市建设用地，并用市场杠杆支持周边商业地产开发；
（5）构建安全、舒适的非机动车出行环境，创造非机动化出行空间路径条件，促进短距离步行出行方式和提高步行出行比例。
原材料、能源、水是影响工业布局的三个关键要素。首先，应当注重城市工业布局与现有交通设施的衔接，应该选跟货运交通系统有良好接驳的区位。按水运—铁路—公路的优先顺序，选址在对外交通便捷的区域，从而降低工业原材料及产品运输产生的能源消耗。基于不同工业企业的原材料需求特征及输出工业产品的上下游关系，将上下游关联的工业相对集中选址，有利于降低材料运输的交通消耗。
劳动密集型的工业园区应该结合TOD开发框架，选择适宜的区位，建设工业邻里、人才公寓、产业服务平台等生活性和生产性服务设施共享，可以降低通勤交通能耗。以工业生产带动园区发展，强调居住与生产就地平衡，通过完善各类公共服务配套设施，建设工业邻里中心，提升园区运行效率，形成一个集生产、居住、休闲于一体的综合性生态工业园区。
采用冷热电三联供方式实现能源阶梯利用，以天然气为燃料带动燃气轮机发电，发电后排出的余热通过余热回收设备向用户供暖、供冷，实现发电、供暖、制冷一体化，从而提高能源利用率。
社区层次实现降低交通能耗的途径包括：减少居民出行里程，降低私家车使用比例，增加公交分担率，增加非机动车出行比率。其中，增加非机动车出行和公交出行比率，提高公共交通便捷性和舒适性是降低交通能耗的主要方式。因此，社区中心及其周边地块应采用多功能混合的土地利用模式，提高邻里与社区中心的用地功能混合度。强化土地兼容性控制，发挥社区创新服务业的引导作用遵循小街区用地模式，公共服务设施服务半径不超过800m，住区与公交站点距离不大于500m，以在社区尺度上营造可步行性，减少总出行距离。
将慢行系统与社区绿色开放空间网络相结合，并与区域绿色基础设施形成网络，提高其可达性。通过规划设计减少热岛效应，在改善室外环境舒适性的同时，减少建筑的空调能耗。此外，实施太阳能、风能等可再生能源及废弃物回收等管理模式，提高社区尺度的能源利用效率。
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