零碳校园建设方法
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1.4校园碳中和
国外的研究文献中,校园碳中和指“carbon neutral campus”或“carbon free campus”。国外高校校园碳中和的研究和实践远远领先于国内,国外绝大部分高校都实行基于自身碳平衡核算清单基础上的碳减排行动。2019年7月,包括同济大学、美国加利福尼亚州立大学、英国格拉斯哥大学、肯尼亚斯特拉斯莫尔大学等来自全球6个大洲7000多所高校在纽约举行的高等教育可持续倡议部长级会议上承诺,将致力于到2030年或最迟到2050年实现校园“碳中和”。国外校园碳中和转型方式主要包括:应用可再生能源,购买碳减排量(Carbon credits),安装微型风力涡轮机,对空调系统进行改造,安装地热或太阳能热水系统,在校园内建立热电联产电厂,升级校园照明系统,建立校园绿色团队,为学生和教职员工提供免费公共交通、绿色教育等。
一些校园的碳中和
美国“大学校园气候承诺计划”(ACUPCC,American College & University Presidents Climate Commitment),在2006 年发起。目前,有近七百所学院与大学校长签署 ACUPCC,纷纷制定各自的碳中和计划。
加州大学伯克利分校,计划2050年碳排放水平较1990年降低80%。
耶鲁大学,提出通过“既有建筑节能改造和可再生能源使用”等手段,在2020年比1990年碳排放降低10%。
康奈尔大学,计划2050年实现碳中和。
佛罗里达大学,计划2025年实现碳中和。
科尔盖特大学(Colgate University)已于2019年4月实现碳中和,成为纽约州第一家实现碳中和的高等教育机构。
日本东京大学,计划2030年比2006年碳排放降低50%。
2. 我国高校零碳校园方法论初探
低碳,最终实现碳中和是目前世界公认的发展方向。我国高校从2007年开始,探索节约型校园建设,到2009年,200多所高校选入国家节约型校园示范院校,节能成为高校主流。目前,我国部分高校开始探索建设绿色校园、低碳校园。基于国内现有理论和实践研究成果,本文尝试为我国高校低碳校园建设,最终通向碳中和的零碳校园畅想提供方法论和策略。
2.1 做好校园碳核算是基础
校园碳核算是指通过科学方法,盘点学校实际的温室气体排放情况,识别主要排放源,为建设低碳校园和实现碳中和提供数据基础。碳核算需要从固碳量和碳排放两方面入手进行核算,校园中的固碳量主要指绿地植被的碳汇作用。校园碳排放需要各个高校针对自身情况,加以分析和选择适合的碳排放计算方法。
本文基于现有文献,介绍几种校园碳排放核算方法。高校校园人口密度大,功能复杂,碳排放总量较大、排放源较为多样。对高校校园碳排放准确评估和动态监测,是有效指导绿色、低碳校园建设的基础。不少学者对高校校园的碳排放核算方法进行了研究,意在构建一套科学、系统的评估体系,具体如下。
(1)江海华等(2019),参考IPCC国家温室气体清单指南和中国国家温室气体清单,将高校校园中的碳排放源分为建筑、交通、道路设施、水资源利用、废弃物处理和绿色空间六大板块。并针对每个板块提出具体的评估内容、数据搜集和数据来源
江海华等(2019)的研究
(2)浙江大学国际联合学院(海宁国际校区)校园碳排放核算与水资源消耗统计报告(2018年度)将校园碳排放范围划分为三类:学校地理边界范围内发生的直接温室气体排放,如锅炉燃烧产生的排放;学校各类教学科研活动消耗的外购电力产生的间接排放;其它间接温室气体排放,即由学校教学科研活动引起但发生在校园外的其它间接排放,例如物资采购、教职工上下班和出差乘坐交通工具产生的碳排放等。
(3)张晨悦等(2016)、邹苒等(2017)将高校碳排放源主要集中于建筑、交通及生活三方面。又根据ISO14064中直接排放、间接排放和其它间接排放进行分类。
张晨悦等(2016)的研究
(4)戴凯旋等(2019)将高校碳排放源分为能源(电、水)、交通(公务车、私家车)、师生日常碳排放三个角度。
(5)王蓉蓉等(2014)根据英国碳足迹公司网站(https://www.carbonfootprint.com/measure.html)提供的碳足迹计算器对某高校进行校园碳排放核算。
2.2 合理的低碳设计和改造方案
在科学、准确、全面分析校园碳排放源基础上,结合高校客观实际情况,本文建议高校可以从“硬和软”两方面入手,进行低碳校园建设,并不断监测、获取数据、优化设计和改造方案,最终达到温室气体排放的中和,实现零碳校园的畅想。
【策略一 校园规划策略】
校园的规划策略一般应用到新校区或新院区的建设中,包括校区选址、校区建设思路和设计风格、景观设计;交通规划设计(校园机动车行车与泊车规划、步行交通体系规划等);能源利用、校园水系规划设计等校园的整体设计。
华中科技大学主校区三维建模图
华中科技大学总体碳排放可视化分布图
【策略二 扩大绿植范围,提高碳汇价值】
策略二是从保护和增加固碳量方面考量的,包含两个方面。其一,校园的生态环境布置需与当地地域环境相协调,尊重原有建设场地的地形地貌,减轻或避免对原有生态系统的破坏;其二,对建筑占用区采取合理的立体绿化形式,形成生态补偿,扩大绿植的碳汇作用。
【策略三 对建筑单体应用绿色技术或改造】
对建筑单体的节能、低碳设计与改造,包括应用一系列关键的绿色建筑技术。如高保温隔热性能外围护、高气密性构造设计、自然通风组织设计、可调节外遮阳技术、全热回收新风系统、温湿分控地缘热泵空调系统、天然采光设计、室内外环境监测、可再生能源(如太阳能)利用、室内舒适性和能耗监测、智能运行系统等。
【策略四 设备系统的低碳化调适与更新】
对建筑中的设备在满足师生正常舒适性要求的前提下,依据不同类型建筑使用周期特点制定相应设计与优化调适策略,完成对现有设备的动态监控,智能运行,提升能效水平,对高耗能设备进行及时的更新与替换,进一步降低设备系统碳排放量。
【策略五 可再生能源的替代应用】
探索可再生能源(如太阳能光伏系统、太阳能光热系统、地源热泵系统、空气源热泵及其组合的可再生能源系统)大规模应用校园的可能性,降低校园对不可再生能源的需求和依赖。从而大大降低校园内碳排放。
【策略六 绿色教育与绿色行动】
通过学习开展绿色教育、绿色课程、学生活动、学生社团引导师生重视低碳行为。
2.3我国零碳校园建设方法论的思考
(1)建设低碳校园,最终通向碳中和校园的建设路径,需要校方管理层深度参与并推动。管理层需要协调各种内外部的人财物智力支持等资源开展这场“自上而下”和“自下而上”相结合的低碳、零碳校园行动。
(2)低碳、零碳校园建设不是作为单一高校的行动而孤立存在的,而是需要各个高校之间建立联盟和合作,树立成功的示范,促进成果的相互学习、转化和应用。
(3)高校需要结合自身情况,选取校园内部的试点和突破口,逐步推进低碳、零碳建设。
(4)需要对校园碳排放数据进行动态监测和评估,并不断优化方案,逐步实现减少碳排放,最终实现碳中和的目标。
(5)对于综合性大学而言,其应用可再生资源、寻求能源替代、实现减排具有更大意义,因此应积极寻求外部技术支持与合作。
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