转载来源：被动式低能耗建筑
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韩钊 /中国建筑科学研究院有限公司
1.1 核算边界
1.3 核算方法
高校核算方法选用 IPCC 提出的应用最广泛的排放因子法 。计入范围 1 及范围 2 的二氧化碳排放量，按下式计算：
其中， Ai 表示不同种类化石能源（包括煤炭、石油、天然气等直接燃烧）的消费量， EFi 表示不同种类化石能源的二氧化碳排放因子。Ae 表示由电网调入电量，EFe 表示区域电网电力二氧化碳排放因子。
校园内碳汇量及可再生能源可折减的二氧化碳排放量计算方法如下式：
其中， CSi 表示校园内不同种类绿化单位面积年碳汇量， Mi 为对应的不同种类绿化面积。P 为可再生能源年发电量。
2 传统高校碳排放现状
本文以位于夏热冬暖气候区的某新建大学校园为例，分析其分项碳排放情况。项目建设用地面积 16.67公顷，总建筑面积为 190415 ㎡。办学总规模为 3000 人，教职工及其他人员规模为 695 人。
高校用电指标根据《深圳市大型公共建筑能耗监测情况报告》，文化教育建筑单位面积用电指标为71.7kWh/ ㎡ 。该报告中统计教育类建筑还未大量采取降碳措施，具备传统高校排放现状特点。统计口径中未涉及的炊事耗气，生活热水耗能、交通耗能、废弃物处理等导致的碳排放，由于与师生人数密切相关，通过走访类似高校可按人数折算。
根据以上统计数据，若校园不采取减碳措施，其碳排放情况预测见表 2、图 1。
3 近零碳校园建设路径
根据对传统高校碳排放的分析可见，从能源品类看， 高校碳排放主要来自于电力消耗导致的间接排放。电力碳排放中可利用技术手段控制的关键又在于空调采暖系统以及校园洗浴耗能导致的碳排放。
为降低校园碳排放，拟定从降低用能需求，利用可再生能源替代传统化石能源、市政电力，利用植物碳汇吸收二氧化碳，以及运行阶段的精细化智慧化管理实现。
3.1 近零碳校园建设技术方向
通过总结校园碳减排技术路径，本文提出“本源控制、正向抵消、管理补偿”的近零碳建设技术方向。
所谓本源控制，指的是从排放源头进行控制。首先需要建设高性能的建筑，满足绿色建筑、近零能耗认证的建筑本身从建设过程到运行阶段，其耗材、耗能、耗水量较普通建筑有大幅度降低。其次通过大量采用可再生能源为校园提供能源，减少市政电力、化石燃料的消耗。再次对于校园内数据中心、洗浴废热等回收再利用可大幅降低甚至消除校园热需求导致的碳排放。本源控制的实现主要依赖于规划设计阶段按照降碳目标规划校园绿色建筑布局，可再生能源布置。该阶段可提供的减碳量也最多。
所谓正向抵消，指的是通过绿化、水体的固碳作用抵消部分二氧化碳排放。根据校园地形态势，尽量减少对自然植被的破坏，依自然山体，环境景观规划设计校园风貌，让校园回归自然。同时校园内通过海绵城市设施的布局，雨水、废水的回收利用，提高绿化水平，涵养自然水体。利用下凹式绿地、雨水花园、雨水走廊改善校园内微景观微气候，并提高校园韧性。鼓励立体绿化、复层绿化方式，营造宜人的校园环境。还可以根据学校公共洗浴的需求，采用污水回用技术，尽可能实现废水的零排放。
所谓管理补偿，指的是运营阶段通过精细化管理、绿色感知、绿色教育持续降低校园碳排放。以“近零碳”目标建设校园只是践行碳达峰、碳中和理念的开始，科学精细的运营管理才能使“近零碳”目标真正落地和持续推进，让行为节能、行为降碳理念深入人心才能使校园的降碳效果传播社会，发挥高校的示范引领作用。最大限度的让校园内的绿色、低碳设计可视化，让绿色可感知。如展示高性能建筑的绿色化设计，可视化可再生能源的贡献，甚至向每位同学推送实时碳足迹情况，鼓励与节能降碳相关的校园社团组织，力争整体校园开始使用后其二氧化碳排放量逐年降低（见图 2）。
3.2 减碳技术量化分析
依然以夏热冬暖气候区某新建大学校园为例进行碳减排潜力量化分析。本源控制方面，校园内建筑按照高性能建筑要求建设，其中学生活动中心参照《近零能耗建筑技术标准》（ GB/T51350-2019）中的“零能耗建筑”要求，其所有耗电都将来自于光伏发电；图书馆按照“绿色建筑三星级”正式认证要求建设，其余建筑均按照“绿色建筑二星级”要求建设。且绿色建筑评价标准中节能与能源利用相关条款均建议得满分，并考虑气候特点，建议南向、东西向均设置外遮阳，确保学生活动中心本体节能率高于 20%[9]，图书馆本体节能率高于15%，其余评价绿色建筑二星级的建筑本体节能率高于 10%。以上通过高性能建筑建设要求，预计可降低建筑耗电 1589438kWh，折合 195.3tce。相应可减少二氧化碳排放 717.2tCO2/a。
本源控制机电设备方面，为降低空调系统耗能导致的碳排放，校园采用中央冷源空调系统。同时集中冷源系统按照“高效制冷机房”要求建设。根据对夏热冬暖气候区 43 座空调制冷机房的实际调研，全年运行能效比 3.5 作为能效系数限定值，能效系数 5.0 作为高效制冷机房的门槛值，故实施高效制冷机房后相较于普通空调系统，至少可降低电耗 30% 左右。同时为降低运行费用、提高系统可靠性，还设置了水蓄冷系统。预测采用高效制冷机房，校园可减少空调耗电1206863kWh，折合 148.3tce。相应可减少二氧化碳排放 544.5tCO2/a。校园内生活热水主要通过空气源热泵 + 太阳能 + 余热回收热泵耦合系统制备，相较于传统高校，预估一年可减少生活热水系统耗电 689051kWh，折合 84.7tce。相应可减少二氧化碳排放 310.9tCO2/a。
此外校园内建筑屋面的 40% 面积及空中连廊 100%屋面将敷设光伏发电，预计敷设面积达 14380 ㎡， 20年累计平均年发电量约 2988475kWh，折合 367.3tce。相应可减少二氧化碳排放 1348.4tCO2/a。
结合教学实验需求，校园内还计划建设生物质发电中心一座，预估一年发电量达 320000kWh，折合39.3tce。相应可减少二氧化碳排放 144.4tCO2/a。至此，校园建立了一套由多种可再生能源、余热废热回收系统共同组成的低碳供能系统。“近零碳高校”供能供水系统见图 3。
正向抵消方面，校园内绿化面积为 57356.5 ㎡，校园红线范围内还有山体绿化，面积约 27449.5 ㎡，根据当地绿化固碳率，则校园红线范围内年绿化固碳量为16.54tCO2/a。校园内设置雨水回收利用系统，预估一年可回收利用 71200m³ 雨水，预估当地生产并输送新水的耗能指标为 0.7kWh/t，则通过本地回收利用雨水，可减少耗电 49840kWh，折合 6.1tce。相应可减少二氧化碳排放 22.58tCO2/a。
管理补偿方面，校园建成后，通过逐步摸索运行规律，规范化运行管理及校园智慧能源运营系统，确保精细化低碳运营，实现逐年碳排放降低目标。低碳教育方面首先依托学校在建筑绿色低碳领域的优势，产学研结合。其次定期组织绿色低碳生活方式培养的相关活动，如建立低碳宣传周等，不仅向师生充分宣传绿色低碳理念，更可以通过开放校园参观，向全社会推广宣传近零碳校园建设成果。再次通过手机 APP，微信公众号等，将校园实时碳排放情况，个人碳足迹等相关数据实时推送给师生，师生可通过碳排放排名等手段，将低碳理念完全融入生活。力争通过管理手段，将运行阶段碳排放再降低 3% 左右（见表 3、图 4）。
3.3 减碳效益分析
通过上述技术措施，预估该典型校园建成后，每年可节约电费 500 万元以上，节约水费 10 万元以上，具备实际经济效益。
通过各项减碳技术的实施，相较传统高校可降低45% 以上的碳排放。具备较高生态效益。通过高校引领作用，用实际绿色低碳样本形成社会示范效益。
4 结论与建议
本文研究了适用于高校的碳排放核算方法，并据此对不采取减碳措施的传统高校进行了碳排放估算。以位于夏热冬暖气候区的某新建高校为例，预测了采取各项减碳技术后的碳排放情况。形成以下结论：（ 1）高校内由于电力消耗导致的间接碳排放占比高，降低该部分排放是实现“近零碳高校”的关键。（ 2）总结形成了“本源控制、正向抵消、管理补偿”的减碳技术方向，并量化了各细部技术措施下的减碳量。从减碳总量来看，贡献最大的几项技术分别为光伏发电、高效空调、高性能建筑（零能耗建筑、三星级及二星级绿色建筑）以及余热废热 + 空气能 + 太阳能耦合生活热水系统。（ 3）通 过系统化减碳技术的实施，高校整体碳排放可降低 45%以上。
来源：《建设科技》2024年17期
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