武漢某高校校園碳排放核算初探

柯罡等

摘要：通過(guò)對(duì)湖北省武漢市某高校校園各建筑物的碳足跡進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)分析了校園能源使用及碳排放量情況，為校園節(jié)能管理提供科學(xué)依據(jù)，鼓勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生聯(lián)合起來(lái)，共同采取行動(dòng)，為校園節(jié)能減排工作作出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：校園；碳核算；碳減排

中圖分類號(hào)： X322

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 16749944（2015）06022004

1 引言

針對(duì)全球氣候變暖的挑戰(zhàn)，國(guó)際社會(huì)在1992年5月23日制定了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》（以下簡(jiǎn)稱《公約》），并于1997年12月在日本京都召開(kāi)的《公約》第三次締約方大會(huì)上達(dá)成了《京都議定書(shū)》 （以下簡(jiǎn)稱《議定書(shū)》）。《議定書(shū)》要求30多個(gè)附件一國(guó)家（包括發(fā)達(dá)國(guó)家和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國(guó)家）在2008～2012年間，把溫室氣體的排放量平均比1990年削減超過(guò)5.2%?！蹲h定書(shū)》于2005年2月16日正式生效，標(biāo)志著國(guó)際社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)實(shí)質(zhì)性減排溫室氣體的階段，人類發(fā)展史上首次具有了一個(gè)國(guó)際法律框架，用以限制人類活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的碳循環(huán)和氣候變化的干擾。減少碳排放成為締約國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的重要目標(biāo)之一[1]。

我國(guó)中部首個(gè)碳排放權(quán)交易于2014年4月2日在武漢啟動(dòng)。湖北省武漢市是繼深圳、上海、北京、廣東、天津之后第6個(gè)啟動(dòng)碳排放產(chǎn)權(quán)交易的試點(diǎn)省市。截至2014年4月，湖北共有138家企業(yè)納入碳排放配額管理，涉及電力、熱力、鋼鐵等12個(gè)行業(yè)，在2014年，湖北碳排放配額總量共計(jì)3.24億t，僅次于廣東[2]。

在高校林立的我國(guó)，一個(gè)校園每年大約排放幾噸到幾十噸的二氧化碳，相比全國(guó)溫室氣體排放總量，所占比例雖然不是最大的。但如果所有高校采取有效措施，切實(shí)減少校園的溫室氣體排放量，當(dāng)更多的人行動(dòng)起來(lái)，對(duì)全國(guó)的節(jié)能減排工作將是一個(gè)顯著的促進(jìn)作用。

校園碳核算即通過(guò)科學(xué)方法，完成校園溫室氣體排放清單。目的是了解學(xué)校實(shí)際的溫室氣體排放情況，識(shí)別主要排放源，了解開(kāi)展節(jié)能減排工作行動(dòng)中的落腳點(diǎn)，為制定目標(biāo)與行動(dòng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在完成相應(yīng)的節(jié)能減排行動(dòng)后，再更新溫室氣體排放清單，計(jì)算實(shí)際節(jié)能減排效果。

2 校園能源消耗現(xiàn)狀分析

2.1 核算邊界

本研究探討武漢某高校校園碳排放，將地理邊界設(shè)置為主校區(qū)，主校區(qū)校園總占地面積為2114畝，校舍建筑面積59萬(wàn)m2，有專任教師1066人，全日制學(xué)生18000余人。以2013年全年設(shè)定為核算年份，并將主校區(qū)地理邊界內(nèi)發(fā)生的直接溫室氣體排放以及校內(nèi)活動(dòng)消耗的調(diào)入電力的間接排放作為本次碳核算初探的運(yùn)營(yíng)邊界[5]。

2.2 校園能源使用現(xiàn)狀調(diào)查

校園中的碳排放主要來(lái)源于學(xué)生、教職員工的衣食住行以及校園建設(shè)。電力消費(fèi)和燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是校園碳排放量的主要來(lái)源，也作為本次校園碳排放的重點(diǎn)調(diào)查研究對(duì)象。對(duì)2013年高校內(nèi)燃料使用狀況及各建筑物電力使用狀況進(jìn)行了全面調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.1 校園燃料消耗情況調(diào)查

該校園的燃料消耗主要包括鍋爐用燃煤、食堂爐灶用天然氣、發(fā)電機(jī)用汽油和校車用汽油等4種。調(diào)查統(tǒng)計(jì)了2013年校園內(nèi)各類燃料消耗量情況，列于表1 。

由表1可見(jiàn)，該校園內(nèi)2013年所有燃料消耗總量折合標(biāo)煤為91.65tce，其中鍋爐燃燒煤3.3t，折合標(biāo)煤量為2.36tce；食堂爐灶燃燒天然氣39439m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤量為52.45tce；發(fā)電機(jī)燃燒汽油18.44t，折合標(biāo)煤量為27.13tce；校車使用消耗汽油6.6t，折合標(biāo)煤量為97.11tce?？梢?jiàn)，能源消耗量最大的為食堂爐灶燃燒天然氣，其次為發(fā)電機(jī)用汽油，校車用汽油和鍋爐用燃煤的消耗量相對(duì)較低。

2.2.2 校園用電情況分析

該校園擁有教學(xué)樓、食堂、宿舍等主要建筑物共43棟，統(tǒng)計(jì)了校園內(nèi)各主要建筑物用電情況，并折合標(biāo)煤量，結(jié)果列于表2。

由表2可見(jiàn)，校園總用電量為880048kW·h；校園內(nèi)空調(diào)用電為單獨(dú)線，空調(diào)線路直接與校園用電總表相連接，而與每棟建筑物普通用電線路分開(kāi)，全?？照{(diào)年用電量為133077kW·h（16.36tce），占15.12% ；校園內(nèi)43棟建筑物的年用電量為746971kW·h （91.80tce），占84.88%。

該校園的宿舍區(qū)共有24棟建筑物（為學(xué)生宿舍和年輕教師公寓），總年用電量為581898kW·h（71.52tce），每棟建筑物平均年消耗電量為4245.75kW·h（2.98tce）；教學(xué)辦公區(qū)共有14棟建筑物，總年用電量為118610kW·h（14.58 tce），每棟建筑物平均年消耗電量8472.143kW·h（1.04tce）；其中食堂共有5棟建筑物，總年電力消費(fèi)為46463kW·h（5.71tce），每棟建筑物平均年消耗電量為9292.6kW·h（1.14tce）?？梢?jiàn)，該校園的宿舍區(qū)用電量最大，教學(xué)辦公區(qū)和食堂用電量相對(duì)較少。因?yàn)樗奚釁^(qū)屬于校內(nèi)師生主要生活區(qū)域，能源消耗量大。

3 校園碳排放情況分析

3.1 二氧化碳當(dāng)量及計(jì)算公式

二氧化碳當(dāng)量（carbon dioxide equivalent）是指一種用作比較不同溫室氣體排放的量度單位，各種不同溫室效應(yīng)氣體對(duì)地球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)度皆有所不同。一種氣體的二氧化碳當(dāng)量是通過(guò)把該氣體的噸數(shù)乘以其溫室效應(yīng)值（GWP）后得出，這種方法可把不同溫室氣體的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化[6]。二氧化碳當(dāng)量計(jì)算公式如下。

二氧化碳當(dāng)量（CO2e）=資源消耗量×排放因子×溫室效應(yīng)值[7]

3.2 校園燃料和電力碳排放狀況及分析

根據(jù)計(jì)算公式（1）將校園2013 年的總用電量和燃料消耗量轉(zhuǎn)化為碳排放量，列于表3。

由表3可見(jiàn)，2013年校園燃料和電力的總碳排放量為26640.90t，其中燃料消耗產(chǎn)生的碳排放量為20427.76t，占76.68%；電力消耗產(chǎn)生的碳排放量為6213.14t，占23.32%?？梢?jiàn)，燃料消耗的碳排放量占大多數(shù)。對(duì)比三峽大學(xué)碳排放核算數(shù)據(jù)，三峽大學(xué)2009年的電力碳排放量為9725.26t[8]，比本研究校園的電力碳排放量高36%。兩校園電力碳排放量的差距主要由于三峽大學(xué)內(nèi)分布有大量教職工宿舍，而本核算高校的教職工宿舍遠(yuǎn)離校園，其教職工宿舍的電力消耗未在統(tǒng)計(jì)中。

3.3 校園燃料碳排放量情況分析

該校園各種燃料的碳排放量情況如圖1所示。

圖1 校園各種燃料碳排放

由圖1可知，武漢某高校2013年中燃料碳排放中，發(fā)電機(jī)用燃料占41%，食堂爐灶用燃料占39%，校車用燃料占15%，鍋爐用燃料占5%。發(fā)電機(jī)用燃料和食堂爐灶用燃料是校園燃料溫室氣體主要來(lái)源，占總?cè)剂咸寂欧帕康?0%。該校園的鍋爐用燃煤消耗較小，主要因?yàn)槲錆h市推行了“禁燃煤”行動(dòng)計(jì)劃以減少空氣污染，校園內(nèi)的所有鍋爐用燃煤只作為應(yīng)急燃料，因而使用量較少。

對(duì)于發(fā)電機(jī)用燃料和校車，可以選用更為清潔的乙醇汽油，并對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行定期的保養(yǎng)和維修，此舉可以減少大量碳排放。對(duì)于食堂爐灶，可以針對(duì)食堂爐灶天然氣的使用情況，逐步淘汰燃燒利用率低的老化的爐灶，采用高燃燒利用率的環(huán)保型爐灶，使天然氣得到充分燃燒并減少燃?xì)馊紵鬅崃康牧魇В瑥亩鸬焦?jié)能減排的效果。

3.4 對(duì)校園內(nèi)不同功能區(qū)電力碳排放情況分析

3.4.1 宿舍區(qū)電力碳排放情況分析

按照公式（2），得到宿舍區(qū)內(nèi)所有建筑物的電力碳排放量，如圖2所示。

圖2 宿舍區(qū)各建筑物電力消耗碳排放

由圖2可知，宿舍區(qū)共有24棟建筑物，總二氧化碳當(dāng)量為4108.20t，平均每棟建筑物二氧化碳當(dāng)量為171.17t。大部分建筑物的二氧化碳在100～200t之間；5#、10#，11#、20#、24#等5棟建筑物的二氧化碳當(dāng)量都超過(guò)200t，其中11#建筑物的二氧化碳當(dāng)量最高，高達(dá)321.05t；16#建筑物二氧化碳當(dāng)量低于100t，為97t。

宿舍區(qū)的24棟建筑物中包括23棟學(xué)生宿舍樓和1棟教師宿舍樓（編號(hào)為10#）。校園內(nèi)老生宿舍樓為四人間，新生宿舍樓為六人間，且采用水電定額制，即各宿舍每月均有用電量定額，每人每月8度電，超過(guò)定額則補(bǔ)交費(fèi)用，若未超過(guò)定額，則不需交費(fèi)，而這個(gè)定額對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)是足夠的。學(xué)生宿舍樓有停電制度，每天晚上11點(diǎn)15分熄燈，早上6點(diǎn)30分來(lái)電，周日到周四每晚熄燈，每個(gè)學(xué)期總共19周，實(shí)際熄燈時(shí)間為9～10周。水電定額制和停電制度有效地為學(xué)校限制了水電的浪費(fèi)。6#和8#為新生宿舍樓，且為六人間，居住的學(xué)生人數(shù)為其他宿舍的1.5倍，但排放量卻不是其他宿舍樓的1.5倍，而是與其他宿舍樓基本持平。說(shuō)明新生剛進(jìn)校園，受到的教育嚴(yán)格，生活比較規(guī)律，節(jié)水節(jié)電、節(jié)能減排意識(shí)更強(qiáng)，然而高年級(jí)的大學(xué)生則有所懈怠。其次在于新生宿舍樓得到了更多維護(hù)，燈具等電力設(shè)備良好的保養(yǎng)也起到了很大作用。為了校園減少碳排放，應(yīng)該加強(qiáng)全校各種宣傳教育活動(dòng)（如發(fā)倡議書(shū)和宣傳冊(cè)，學(xué)校組織低碳知識(shí)培訓(xùn)、講座等），增強(qiáng)學(xué)生的低碳意識(shí)，并對(duì)其他宿舍樓的水電設(shè)施利用假期的時(shí)間進(jìn)行檢修和維護(hù)，對(duì)老化的設(shè)備（如燈具）進(jìn)行替換，對(duì)高碳排放的設(shè)備逐步進(jìn)行淘汰。5#和11#都為男生宿舍樓，在非停電制度實(shí)行的時(shí)候，夜晚過(guò)長(zhǎng)的照明時(shí)間導(dǎo)致了電力的浪費(fèi)，停電制度實(shí)行期間也存在部分寢室偷電現(xiàn)象。為減少宿舍樓碳排放，可以完善熄燈制度，并加強(qiáng)對(duì)這兩棟宿舍樓的管理。

3.4.2 教學(xué)辦公區(qū)電力碳排放情況分析

按照公式（1），得到教學(xué)辦公區(qū)內(nèi)所有建筑物的電力碳排放量，如圖3所示。

圖3 教學(xué)區(qū)各建筑物電力消耗碳排放

由圖3可知，教學(xué)辦公區(qū)總建筑物14棟，總二氧化碳當(dāng)量為837.39t，平均每棟建筑物二氧化碳當(dāng)量為59.81t，各教學(xué)辦公樓之間的二氧化碳當(dāng)量相差較懸殊，4#、5#、6#，12#，12#，14#等6棟建筑物超過(guò)70t，其中5#教學(xué)樓最高，為119.96t；7#、8#、9#、10#、13#等5棟建筑物二氧化碳當(dāng)量少于40t，其中9#教學(xué)樓最少，為11.15t。

進(jìn)一步分析表明，7#、8#、9#、10#、13#為實(shí)驗(yàn)樓，使用頻率較低，所以二氧化碳排放量較低；11#、12#、14#為綜合教學(xué)樓使用頻率相對(duì)較高，所有二氧化碳排放量也較高；1#、2#、3#、4#、5#、6#為常用的普通教學(xué)樓，其結(jié)構(gòu)和功能一樣，分屬于不同的學(xué)院，是使用頻率最高的教學(xué)樓，其中4#、5#、6#教學(xué)樓遠(yuǎn)大于1#、2#、3#，說(shuō)明在1#、2#、3#的節(jié)約照明用電的管理工作效果較好，相對(duì)地應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)4#、5#、6#教學(xué)樓照明用電的管理。

教學(xué)辦公區(qū)是學(xué)校的核心區(qū)域，是學(xué)生和教職工白天活動(dòng)的主要場(chǎng)所，其用電量在學(xué)?？傮w用電量中占有一定比例。教學(xué)辦公區(qū)中建筑物的電力消耗主要來(lái)源于教室照明和教職工辦公等。同時(shí)加強(qiáng)全校的節(jié)水節(jié)電的宣傳力度，讓出門隨手關(guān)燈成為每一個(gè)學(xué)生的良好習(xí)慣。同時(shí)教學(xué)區(qū)辦公室空調(diào)冷暖氣使用的程度遠(yuǎn)高于其他功能區(qū)，學(xué)校空調(diào)總碳排放量是939t，教學(xué)區(qū)的排放量占了絕大多數(shù)，所以如何正確設(shè)置空調(diào)溫度和空調(diào)使用時(shí)間，是控制空調(diào)用電碳排放量的重要途徑。學(xué)校在2014年也將對(duì)學(xué)生宿舍樓每個(gè)寢室安裝上空調(diào)，希望全體教職工們能為全校學(xué)生建立起節(jié)能減排的好榜樣，自上而下，形成優(yōu)良的低碳校園風(fēng)氣。

3.4.3 食堂區(qū)各建筑物電力消耗碳排放情況

按照公式（1），得到各食堂區(qū)各建筑物電力的電力碳排放量，如圖4所示。

圖4 食堂各建筑物電力消耗碳排放

由圖4可知，校內(nèi)共有5座食堂，總二氧化碳當(dāng)量為328.03t，平均每個(gè)食堂的二氧化碳當(dāng)量為65.61t。其中1#食堂最高，為108.92t；4#食堂最低，為35.90t。

進(jìn)一步分析，1#和2#食堂分布在校園南區(qū)，3#、4#、5#食堂在校園北區(qū)，1#和2#食堂的電力消耗碳排放量之和與3#、4#、5#食堂的電力消耗碳排放量之和相差不大，說(shuō)明在兩個(gè)不同地理區(qū)域的食堂電力使用強(qiáng)度總和基本相同。根據(jù)調(diào)查，食堂內(nèi)主要的電力碳排放在烹飪?cè)O(shè)備和照明的用電，并且屬于間隙性的高峰用電。從每天用電情況來(lái)看，早上6點(diǎn)30分到8點(diǎn)10分、中午12點(diǎn)到1點(diǎn)、晚上5點(diǎn)40分到7點(diǎn)，三個(gè)時(shí)段屬于食堂用電的高峰期。從每周用電情況來(lái)看，因?yàn)閷W(xué)校內(nèi)學(xué)生大多數(shù)屬于武漢本地學(xué)生，所以周一到周五的用餐人數(shù)遠(yuǎn)比周六周日要多。這些時(shí)段，食堂都是滿負(fù)荷在運(yùn)行，而其他時(shí)段，食堂進(jìn)餐人數(shù)相對(duì)較少，食堂可以適度減少部分照明及空調(diào)等用電設(shè)備的使用，便能起到很好的節(jié)能減排的功效。并且食堂也能通過(guò)用電量大致估計(jì)出食堂的人流量，通過(guò)人流量分析從而減少或者避免食物等其他浪費(fèi)。

4 高校開(kāi)展節(jié)能減排的幾點(diǎn)建議

4.1 宣傳先行：推行低碳教育理念，強(qiáng)化低碳意識(shí)

建設(shè)低碳校園首先應(yīng)當(dāng)發(fā)揮高校優(yōu)勢(shì)，通過(guò)學(xué)校各類學(xué)生組織，如環(huán)保社團(tuán)，通過(guò)各類手段和渠道做好節(jié)能減排宣傳，并以此為基礎(chǔ)，實(shí)事求是，自上而下，全校行動(dòng)起來(lái)將減排付諸行動(dòng)。如在與學(xué)院以及學(xué)生組織合作，開(kāi)展節(jié)能減排教育周，讓每個(gè)人都行動(dòng)起來(lái)；對(duì)節(jié)能減排優(yōu)秀個(gè)人和集體進(jìn)行表彰，起到榜樣的帶頭作用；將節(jié)能減排的課程列入校級(jí)公選課，讓更多的同學(xué)了解節(jié)能減排的知識(shí)，從而運(yùn)用于實(shí)際。本次碳排放核算的結(jié)果，對(duì)廣大學(xué)生就是一個(gè)了解校內(nèi)碳排放，了解綠色低碳的重要性的機(jī)會(huì)。

4.2 建設(shè)為主：完善節(jié)能基礎(chǔ)設(shè)施，建立健全低碳管理機(jī)制

在高校校園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之中，設(shè)計(jì)者就應(yīng)當(dāng)把節(jié)約、環(huán)保、低碳的理念融入其中。例如，寢室里的走廊燈可以改良成聲控?zé)簦虒W(xué)樓中部分燈光也可以改良成聲控?zé)?；教室?nèi)充分利用太陽(yáng)光，并且安裝智能照明控制系統(tǒng)，在教室內(nèi)沒(méi)有人時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉電腦，電燈和回收屏幕；建立中水處理站，將中水用于綠化、沖保潔和道路清洗等。同時(shí)根據(jù)碳排放核算結(jié)果，對(duì)碳排放較高的建筑物加強(qiáng)管理，并進(jìn)行針對(duì)性的節(jié)能改造。

4.3 合作共贏：與環(huán)保企業(yè)合作共建，共同建設(shè)低碳校園

低碳校園建設(shè)不僅僅需要校方的努力，還需要與環(huán)保企業(yè)合作，充分利用社會(huì)資源，將更加清潔高效的技術(shù)帶入校園，做到合作共贏。例如，與能源公司合作，將排放量較高的燃料代替為清潔燃料；與當(dāng)?shù)貜U舊電池回收公司共同建設(shè)廢舊電池回收窗口，深入到每棟宿舍樓，甚至每一棟寢室；向環(huán)?？萍脊疽M(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園能源和資源流向達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，以合理分配好資源從而達(dá)到減排的作用[9]。

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