校园建筑碳排放特征及零碳校园案例

根据《2021年全国教育事业发展统计公报》，全国共有各级各类学校52.93万所，各级各类学历教育在校生2.91亿人，专任教师1844.37万人，占地面积高达33.585亿平米（不含幼儿园、特殊教育、中等职业教育、民办教育）。伴随着学校的建设规模、学生人数急剧增加，我国学校能耗消费开支逐年上升，随之而来的是碳排放大幅增长。

学校作为用能大户，自身也担负着推行可持续发展理念的责任。同时，学校作为能源使用密集型公共单位，零碳校园建设有利于培养学生低碳消费意识，传播绿色生活理念，推动整个社会的绿色低碳发展。

学校可以努力在新建项目中实现净零排放，也可以在运营中通过改变能源来源等手段实现净零排放。

测量、减少和抵消

关于新校舍的建设，应测量、减少和抵消与建筑相关的隐含排放，以实现净零碳。

关于运营能源，应减少建筑物在运营中使用的能源，并在可能的情况下，通过可再生能源满足任何需求。应抵消运营能源使用的任何剩余排放，以实现净零碳。

从长远来看，更广泛的校园全生命周期净零碳还需要涵盖与建筑物的建造、运营、维护和拆除相关的所有排放，以及学生和学校员工行为的改变。

施工注意事项

• 为了减少施工的影响，应对所有建筑项目进行终身碳评估并披露，以推动碳减排。
• 产品和施工阶段的隐含碳影响应在实际完工时进行测量和抵消。
• 为了减少运营能源的使用，减少能源需求和消耗应优先于所有其他措施。
• 使用中的能源消耗应每年计算并公开披露。
• 应优先考虑现场可再生能源，并应使用公认的抵消框架抵消任何剩余的碳。
• 使用的抵消金额应公开披露。

降低运行能耗

校园运营主要碳排放源

为了减少能源需求和消耗，应该考虑运营建筑物所需的整体能源需求。改进包括高效的围护结构和遮阳设计，以减少加热和冷却需求，自然采光以减少人工照明需求，以及自然通风以减少HVAC需求。建筑系统应适当调整大小，以限制过度工程。

• 应该考虑节能建筑系统，例如HVAC、照明。
• 对于能源管理，应引入智能能源/建筑管理系统。
• 建筑物居住者的身体健康也应该与节能一起考虑。

零碳校园案例

一、香港科技大学广州校区

9月1日，香港科技大学（广州）新校区正式剪彩投入使用，项目位于广州南沙庆盛高铁站附近，占地1.13平方公里，相当于香港科技大学本部的两倍，该项目工程建设总投资额约150亿元。世界顶级建筑事务所KPF是校园总体规划及建筑设计的设计牵头方。

校园中心效果图

校园中心效果图

校园总体规划致力于统筹校区的功能需求、场地自然景观以及周围社区未来城市版图，创建一个可容纳10,000多名学生和教职员工以及满足住宿、教学科研、体育竞技、艺术表演等全功能的世界领先的校园空间。

校区三条运河包围的三角洲区域将执行“零水浪费”目标，收集和过滤雨水以供再利用，并通过防涝及湿地保护措施提高基地生态抵御力。智能电动交通网络将提供所有物料和人员的运输服务，设计把高性能建筑系统可再生能源自供给结合起来。

香港科技大学（广州）校区是中国可持续发展的典范，旨在从第一天起就减少54%碳排放，并在 2060 年之前实现碳中和。项目规划采用环保和弹性设计措施以适应华南快速城市化发展海岸沿线广州炎热、潮湿气候特征，并应对该地区洪涝、地震和气候变化。本校区主要设计驱动原则为零环境影响、弹性、面向未来、社会福祉、再生系统和生活实验室。总体规划策略从五个重要方面（能源、水、资源、移动性和舒适性）满足这些原则和确定的具体目标。

二、无锡经开区清晏路零碳小学

无锡经开区清晏路零碳小学位于无锡市经开区贡湖大道和青晏路交叉口，西边有尚贤河湿地公园，东边是成熟的住宅区，往南走就是滨湖景观带和太湖，往北是国际博览中心、无锡市政府。

小学总用地面积34,407㎡，其中含东侧城市绿带4109㎡。3万方的建设用地中包含36个班小学空间、图书馆、食堂、行政办公、各类专用教室、体育场和小型城市展览馆等。

零碳建筑实施方案

结合一系列零碳要求，学校采用太阳能光伏系统、空气源系统、雨水收集系统、热回收系统等，建设无锡首个“零碳校园”。为教学教育创造更加生态低碳的环境，同时作为产能校园，利用多余可再生能源为周边市政设施提供用电。

零碳措施场景示意

三、英国伦敦伊斯灵顿阿什蒙特小学

位于伦敦伊斯灵顿的阿什蒙特小学是英国第一所运营中的零碳学校，这要归功于热电联产（CHP）工厂和位于能源中心的495千瓦生物质锅炉的结合使用。供暖由热电联产和生物质能提供，热电联产也满足校园照明的电力需求，从而抵消了现场自身的碳足迹。雨水和灰水被回收并用于灌溉和冲洗厕所。

E-Stack系统使用低速风扇在冬季混合进出空气，并在夏季提供安全的夜间冷却路径。与标准的自然通风解决方案相比，节能将显著增加，每年可节省 1，000 英镑的成本。

新建筑经过优化，以最大限度地利用采光和视野，同时保持隐私。通过安装节能灯具，具有热回收功能的“e-stack”低能耗通风系统，高水平的隔热以及至少30%回收的建筑材料以及包括低VOC元素和FSC认证木材的建筑材料，实现了低能耗和低碳设计目标。至少90%的场地废物被重复使用或回收利用。

四、英国伦敦萨顿自治市的哈克布里奇小学

位于伦敦萨顿自治市的哈克布里奇小学正在被建造为一所净零学校。

为了实现净零碳，该建筑设计采用了严格的PassivHaus建筑围护结构隔热和气密性要求，三层玻璃窗可增强热舒适性并提供出色的采光效果。进行了建模，以确保建筑物的方向针对太阳能增益进行了优化，从而降低过热的风险并最大限度地减少冷却要求。

建筑师和工程师仔细考虑了选择能够增强健康和福祉，具有低隐含碳且易于建造和维护的材料，包括使用大量的生物基和回收材料。

能够跨季节储热的高效地源热泵系统可满足空间供暖需求和大部分生活热水需求。为了满足夏季高峰并提供应对气候变化的弹性，该系统还具有并联的热交换器，这使得GSHP在冬季能够更有效地运行，并降低整体能源需求。

学校将没有化石燃料气体供应（在厨房中使用电磁炉），以避免任何燃烧碳排放来自现场。该建筑将配备一个高效的中央空气处理装置，在冬季为教室提供机械通风。窗户可由工作人员打开以进行受控通风，然后在夏季高峰期，为避免未来几年全球变暖的潜在问题，机械系统可以与逆循环热泵的冷却一起运行（通过蓄热增加了冬季性能）。

位于生物多样性屋顶上的光伏阵列旨在提供可再生电力，以抵消100%的年度需求。

五、美国威斯康星州菲奇堡森林边缘小学

美国威斯康星州菲奇堡森林边缘小学于2020/21学年开放，是该州第一座实现碳中和的学校建筑。

该建筑全电动，现场没有消耗性燃料，在一年中可以产生800兆瓦（MW）的电力。

该建筑的屋顶上有1,700块太阳能电池板，可以为学校供电或送回电网。它还在现场拥有252千瓦（KW）的太阳能电池存储。这些电池既可用于备用电源，也可以在可能需要购买电力时为学校供电。

建筑使用地源热泵，利用99口井进入地下460英尺，如果需要加热或冷却建筑物，则从温度更恒定的地下深处取水。

学校还有其他节能措施，所有措施都由使用人工智能组件的中央计算机控制。窗户在阳光明媚的日子里进行调整，以防止建筑物升温，灯光自动调节房间的阳光，在学校需要更多电力时关闭某些电源插座，如汽车充电站。

学校还设有几个教育组件，学校周围的墙壁和窗户上的图形解释了学校的能源系统、环境实践和周围的自然环境，从名字就可以知道学校位于森林的边缘。

六、美国缅因州沃特维尔科尔比学院

科尔比学院是缅因州第一所实现碳中和的大学，比他们的目标早了两年。科尔比成立于1813年，是一所只有2000名学生的小型学院，但学校有5,300块太阳能电池板和一个强大的堆肥项目。

2013年实现碳中和花了科尔比学院十多年的时间，并采取了一种集中的多管齐下的方法，从第一个温室气体清单开始 ，由环境研究专业进行和报告。

在清点之后，科尔比学院开始通过以下方式解决能源和消费，废物管理和可持续发展问题：

• 1999年安装了热电联产涡轮机，生产约10%的电力，作为为校园产生热量和热水的副产品。
• 2003年，从可再生能源中购买了所有电力，取代了大约三分之一的排放。
• 对所有新建筑和已占用建筑物的重大改造项目采用LEED标准。
• 将中央供暖厂燃料来源从#6油转换为大部分木屑生物质，并用天然气代替石油作为备用燃料，从而显着减少排放。
• 通过增加回收和堆肥工作，与使用甲烷回收的当地垃圾填埋场签订合同，减少排放。
• 完成许多旨在减少电力消耗和提高效率的节能项目。
• 在两个主要的新建筑项目中安装地热供暖和制冷系统。
• 为维修车队购买节油车辆。

2017年秋季，在五月花山附近安装5，300块面板的太阳能装置，产量占科尔比总电力需求的16%

实现碳中和有三个关键组成部分：

• 使用可再生能源的公用事业采购策略（包括电力和加热燃料）。
• 通过转换为可再生木屑生物质和天然气能源来减少校园排放，通过再利用、回收、堆肥和甲烷回收来减少废物。
• 通过购买剩余碳排放和其他温室气体排放的“抵消”来抵消排放，这些排放还不能减少或取代（主要是与旅行相关的排放）。

除了实现碳中和之外，科尔比学院还在减少废物，能源、燃料和水消耗，校园环境保护，购买当地有机食品，加强可持续土地管理，鼓励替代旅行方式，减少有毒化学品使用等领域进一步努力实现可持续发展。