低碳技術(shù)在寒冷地區(qū)大學(xué)校園中的應(yīng)用研究
——以山東建筑大學(xué)為例

王振，王戰(zhàn)東

（漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司山東分公司，濟(jì)南250014）

1 引言

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 我國以及世界碳排放量明顯減少，證明了低碳經(jīng)濟(jì)是未來發(fā)展的趨勢所在。 對于建筑工程而言，在建筑中碳排放量越低，其距離低碳經(jīng)濟(jì)越近一步。

通過將低碳技術(shù)融入高校建筑中， 可使高校能夠在設(shè)備設(shè)施多種多樣、 學(xué)生與教師密集的情況下， 改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少污染物，避免大量能源資源的損耗。 山東建筑大學(xué)是我國第一批低碳校園之一，作為高校低碳建筑的典范，通過對低碳技術(shù)在教學(xué)樓、宿舍樓等建筑中的運(yùn)用，其社會效益得到明顯提高，同時經(jīng)濟(jì)成本也控制在預(yù)見范圍內(nèi)。

2 低碳技術(shù)與低碳建筑

低碳技術(shù)作為能夠有效控制溫室氣體的新型技術(shù)， 是由電力、建筑、化工以及可再生能源等多個領(lǐng)域經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)開發(fā)出來的。 目前，低碳技術(shù)包括3 類：（1）排放量大的節(jié)能減排技術(shù)，煤資源的勘探開發(fā)技術(shù)等，即減碳技術(shù)；（2）部分可再生資源技術(shù)，如太陽能、風(fēng)能等，即無碳技術(shù)；（3）去碳技術(shù)[1]。同時，低碳建筑技術(shù)作為一門交叉學(xué)科， 在高校建筑物中應(yīng)用低碳建筑技術(shù)，需要立足建筑物自身特點(diǎn)，尋找與其相適應(yīng)的低碳技術(shù)，對建筑物所產(chǎn)生的排放量進(jìn)行定量分析，從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的。

從施工建造和建筑物使用的整個生命周期內(nèi)， 減少化石能源的使用，延長建筑物使用壽命，保證建筑物質(zhì)量和使用效能，從而達(dá)到有效降低二氧化碳排放量，將此能夠?yàn)槿祟愄峁┌踩孢m環(huán)境的建筑稱為低碳建筑[2]。低碳建筑能夠充分有效發(fā)揮低碳技術(shù)作用，節(jié)能減排，主要是通過改善建筑材料、革新管理和施工方式等途徑實(shí)現(xiàn)，還需充分利用可再生能源，延長建筑使用壽命。

高校作為教書育人的重要場所， 人數(shù)多且對社會具有一定的影響力， 低碳技術(shù)的應(yīng)用有助于樹立師生的可持續(xù)發(fā)展觀念， 培養(yǎng)其低碳環(huán)保意識， 有利于我國節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)階段，我國仍只有少數(shù)高校建筑采用低碳技術(shù)。 低碳建筑中低碳技術(shù)一般多應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、智能樓層等。 （1）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的節(jié)能技術(shù)包含建筑選址及合理朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱、屋頂綠化、自然通風(fēng)等技術(shù)，其中，選址朝向和墻體節(jié)能基本均能達(dá)到30%以上。（2）建筑機(jī)電系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)有區(qū)域供冷、低溫送風(fēng)、綠色照明等技術(shù)，若合理使用綠色照明技術(shù)能夠節(jié)能50%。（3）智能樓層則是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行能源管理和樓層控制技術(shù)， 一般都能夠節(jié)能20%以上[3]。

3 低碳技術(shù)在山東建筑大學(xué)建筑中的應(yīng)用

由于我國地域遼闊，各區(qū)域氣候條件不同，因此，低碳技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用的方式各不相同。 寒冷地區(qū)最冷月平均溫度在0～-10℃，最熱月平均溫度在25～30℃，一年中日平均氣溫≤5℃的天數(shù)有90～145 d；寒冷地區(qū)四季分明、溫差較大、日照充足[4]。 在此氣候條件的影響下，我國建筑設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定中對于寒冷地區(qū)建筑做出特別要求， 要求建筑確保冬季能夠保溫的同時， 部分地區(qū)還需做到夏季防熱。 本文通過以山東建筑大學(xué)建筑物為例進(jìn)行深入剖析， 研究寒冷地區(qū)低碳技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 教學(xué)樓中低碳技術(shù)的應(yīng)用

教學(xué)樓作為學(xué)習(xí)場所，學(xué)生白天大部分時間在教學(xué)樓，因此，寒冷地區(qū)高校教學(xué)樓應(yīng)冬暖夏涼。 （1）教學(xué)樓應(yīng)確保布局科學(xué)合理，并要對其體形型進(jìn)行一定控制。 考慮教學(xué)樓走向時應(yīng)著重考慮溫度和風(fēng)向風(fēng)速兩方面，對教學(xué)樓進(jìn)行防護(hù)，使其形成完整且封閉的空間，減少冷風(fēng)干擾，同時確保教室采光條件達(dá)到一定要求，保證陽光充足。 （2）教學(xué)樓低碳技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意遮陽對教室氣溫的影響。 教室窗戶須有遮陽裝置，避免夏季光照，降低室內(nèi)溫度，一般多選用節(jié)能的外部百葉遮陽方式。 遮陽需規(guī)避對教學(xué)樓自然采光和通風(fēng)的影響，而百葉遮陽能夠很好地實(shí)現(xiàn)隔熱、通風(fēng)、采光的作用。 寒冷地區(qū)的遮陽需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)、光照變化等進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 （3）實(shí)現(xiàn)低碳校園可通過智能化控制系統(tǒng)，有效解決室內(nèi)通風(fēng)問題，提高舒適度，達(dá)到節(jié)能目的，同時，可在室內(nèi)通風(fēng)不好時啟動機(jī)械通風(fēng)裝置，改善室內(nèi)環(huán)境。

3.2 科研辦公樓中低碳技術(shù)的應(yīng)用

高?？蒲修k公樓一般需進(jìn)行合理布局，科學(xué)設(shè)計(jì)其體型，確保其能夠自然采光和通風(fēng)。

1）合理布局。 科研辦公樓應(yīng)選擇向陽方位，保證和其他建筑物之間留有一定距離， 其自然采光和通風(fēng)需借助太陽光實(shí)現(xiàn)；考慮冬季和夏季風(fēng)向?qū)蒲修k公樓的影響；注意科研辦公樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，確保能夠在白天存儲足夠熱量，有效緩解夜間溫度降低。

2） 由于科研辦公樓能源消耗與體型系數(shù)有緊密聯(lián)系，因此，科研辦公樓體型系數(shù)需要合理控制，如通過加大辦公樓長度和深度等方式進(jìn)行體型系數(shù)的控制。 若寒冷地區(qū)日照充足，科研辦公樓需確保南面吸收光照豐富，且大于外散熱量。

3）自然采光與通風(fēng)。科研辦公樓采用庭院式布局能夠有效加強(qiáng)自然采光效果，同時通過合理設(shè)計(jì)采光口大小，能夠有效避免科研辦公樓的熱損耗以及產(chǎn)生眩光，如圖1 所示。科研辦公樓的通風(fēng)需考慮到多方面因素， 達(dá)到自然通風(fēng)的目的。

圖1 山東建筑大學(xué)辦公樓中庭采光效果圖

3.3 學(xué)生公寓低碳技術(shù)的應(yīng)用

學(xué)生公寓是學(xué)生的休息場所， 同時學(xué)生在此停留時間最長。 學(xué)生公寓建設(shè)時，在控制成本的同時，還需考慮到其舒適性和安全性。 因此，公寓建筑在設(shè)計(jì)建設(shè)時需選用科學(xué)合理的低碳技術(shù)。

1）對于寒冷地區(qū)的高校公寓選址朝向，應(yīng)選擇在避風(fēng)且光照充足的區(qū)域，且同時需考慮到夏季的通風(fēng)流暢。 自然通風(fēng)能夠確保室內(nèi)干燥，且保證宿舍空氣清新，有利于學(xué)生身心健康。 此種方式能夠改變依靠空調(diào)調(diào)節(jié)溫度和濕度的方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

2）學(xué)生公寓的采光設(shè)計(jì)。 室內(nèi)陽光充足是確保學(xué)生身心健康的重要條件，同時能夠消滅病菌。 為使公寓陽光充足，公寓設(shè)計(jì)時需考慮到地理?xiàng)l件、 公寓高度、 日照條件等多種因素，其中需注意節(jié)約用地原則。 除此之外，還可采用新型材料對日光進(jìn)行優(yōu)化和開采。

3） 學(xué)生公寓可再生資源的有效利用。 公寓通過使用被動式太陽能能夠很好地進(jìn)行陽光采集和降溫， 此技術(shù)能夠幫助高校節(jié)省大量公寓采暖制冷費(fèi)用。 同時，太陽能加熱后的生活熱水作為無廢無污的水資源， 可以達(dá)到可持續(xù)利用的目的。

4） 山東建筑大學(xué)對于學(xué)生公寓使用后的污水在排出后，將其集中在中水處理站進(jìn)行處理， 如圖2 所示。 圖2 中中水處理設(shè)備能夠保證處理后的水質(zhì)達(dá)到國家生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最后將處理后的水用于公寓沖廁，這一舉措在解決高校污水問題時，節(jié)約了大量水資源，同時獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖2 中水處理設(shè)備

4 結(jié)語

總而言之， 寒冷地區(qū)大學(xué)校園建筑物應(yīng)用低碳技術(shù)對于高校發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 通過科學(xué)合理運(yùn)用低碳技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展。 同時，因地制宜選擇綠色節(jié)能低碳技術(shù)，可推動高校發(fā)展及為節(jié)能減排、科技、環(huán)保一體的“綠色校園”。