低碳技術在寒冷地區大學校園中的應用研究
——以山東建筑大學為例

王振，王戰東

（漢嘉設計集團股份有限公司山東分公司，濟南250014）

1 引言

根據相關數據調查發現， 我國以及世界碳排放量明顯減少，證明了低碳經濟是未來發展的趨勢所在。 對于建筑工程而言，在建筑中碳排放量越低，其距離低碳經濟越近一步。

通過將低碳技術融入高校建筑中， 可使高校能夠在設備設施多種多樣、 學生與教師密集的情況下， 改善室內空氣質量，減少污染物，避免大量能源資源的損耗。 山東建筑大學是我國第一批低碳校園之一，作為高校低碳建筑的典范，通過對低碳技術在教學樓、宿舍樓等建筑中的運用，其社會效益得到明顯提高，同時經濟成本也控制在預見范圍內。

2 低碳技術與低碳建筑

低碳技術作為能夠有效控制溫室氣體的新型技術， 是由電力、建筑、化工以及可再生能源等多個領域經多次實驗開發出來的。 目前，低碳技術包括3 類：（1）排放量大的節能減排技術，煤資源的勘探開發技術等，即減碳技術；（2）部分可再生資源技術，如太陽能、風能等，即無碳技術；（3）去碳技術[1]。同時，低碳建筑技術作為一門交叉學科， 在高校建筑物中應用低碳建筑技術，需要立足建筑物自身特點，尋找與其相適應的低碳技術，對建筑物所產生的排放量進行定量分析，從而實現綠色節能的目的。

從施工建造和建筑物使用的整個生命周期內， 減少化石能源的使用，延長建筑物使用壽命，保證建筑物質量和使用效能，從而達到有效降低二氧化碳排放量，將此能夠為人類提供安全舒適環境的建筑稱為低碳建筑[2]。低碳建筑能夠充分有效發揮低碳技術作用，節能減排，主要是通過改善建筑材料、革新管理和施工方式等途徑實現，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， 人數多且對社會具有一定的影響力， 低碳技術的應用有助于樹立師生的可持續發展觀念， 培養其低碳環保意識， 有利于我國節能減排目標的實現。 現階段，我國仍只有少數高校建筑采用低碳技術。 低碳建筑中低碳技術一般多應用于建筑圍護結構、機電系統、智能樓層等。 （1）建筑圍護結構中的節能技術包含建筑選址及合理朝向、圍護結構的保溫隔熱、屋頂綠化、自然通風等技術，其中，選址朝向和墻體節能基本均能達到30%以上。（2）建筑機電系統中的節能技術有區域供冷、低溫送風、綠色照明等技術，若合理使用綠色照明技術能夠節能50%。（3）智能樓層則是在物聯網的基礎上進行能源管理和樓層控制技術， 一般都能夠節能20%以上[3]。

3 低碳技術在山東建筑大學建筑中的應用

由于我國地域遼闊，各區域氣候條件不同，因此，低碳技術在實際中應用的方式各不相同。 寒冷地區最冷月平均溫度在0～-10℃，最熱月平均溫度在25～30℃，一年中日平均氣溫≤5℃的天數有90～145 d；寒冷地區四季分明、溫差較大、日照充足[4]。 在此氣候條件的影響下，我國建筑設計有關規定中對于寒冷地區建筑做出特別要求， 要求建筑確保冬季能夠保溫的同時， 部分地區還需做到夏季防熱。 本文通過以山東建筑大學建筑物為例進行深入剖析， 研究寒冷地區低碳技術的應用。

3.1 教學樓中低碳技術的應用

教學樓作為學習場所，學生白天大部分時間在教學樓，因此，寒冷地區高校教學樓應冬暖夏涼。 （1）教學樓應確保布局科學合理，并要對其體形型進行一定控制。 考慮教學樓走向時應著重考慮溫度和風向風速兩方面，對教學樓進行防護，使其形成完整且封閉的空間，減少冷風干擾，同時確保教室采光條件達到一定要求，保證陽光充足。 （2）教學樓低碳技術應用中應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，降低室內溫度，一般多選用節能的外部百葉遮陽方式。 遮陽需規避對教學樓自然采光和通風的影響，而百葉遮陽能夠很好地實現隔熱、通風、采光的作用。 寒冷地區的遮陽需結合當地氣候特點、光照變化等進行分析設計。 （3）實現低碳校園可通過智能化控制系統，有效解決室內通風問題，提高舒適度，達到節能目的，同時，可在室內通風不好時啟動機械通風裝置，改善室內環境。

3.2 科研辦公樓中低碳技術的應用

高校科研辦公樓一般需進行合理布局，科學設計其體型，確保其能夠自然采光和通風。

1）合理布局。 科研辦公樓應選擇向陽方位，保證和其他建筑物之間留有一定距離， 其自然采光和通風需借助太陽光實現；考慮冬季和夏季風向對科研辦公樓的影響；注意科研辦公樓的圍護結構，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有緊密聯系，因此，科研辦公樓體型系數需要合理控制，如通過加大辦公樓長度和深度等方式進行體型系數的控制。 若寒冷地區日照充足，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。科研辦公樓采用庭院式布局能夠有效加強自然采光效果，同時通過合理設計采光口大小，能夠有效避免科研辦公樓的熱損耗以及產生眩光，如圖1 所示。科研辦公樓的通風需考慮到多方面因素， 達到自然通風的目的。

圖1 山東建筑大學辦公樓中庭采光效果圖

3.3 學生公寓低碳技術的應用

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

1）對于寒冷地區的高校公寓選址朝向，應選擇在避風且光照充足的區域，且同時需考慮到夏季的通風流暢。 自然通風能夠確保室內干燥，且保證宿舍空氣清新，有利于學生身心健康。 此種方式能夠改變依靠空調調節溫度和濕度的方式，實現節能減排的目的。

2）學生公寓的采光設計。 室內陽光充足是確保學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，公寓設計時需考慮到地理條件、 公寓高度、 日照條件等多種因素，其中需注意節約用地原則。 除此之外，還可采用新型材料對日光進行優化和開采。

3） 學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行陽光采集和降溫， 此技術能夠幫助高校節省大量公寓采暖制冷費用。 同時，太陽能加熱后的生活熱水作為無廢無污的水資源， 可以達到可持續利用的目的。

4） 山東建筑大學對于學生公寓使用后的污水在排出后，將其集中在中水處理站進行處理， 如圖2 所示。 圖2 中中水處理設備能夠保證處理后的水質達到國家生活雜用水水質標準，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，節約了大量水資源，同時獲得一定的經濟效益和社會效益。

圖2 中水處理設備

4 結語

總而言之， 寒冷地區大學校園建筑物應用低碳技術對于高校發展具有重要的現實意義。 通過科學合理運用低碳技術，有助于實現低碳環保及可持續發展。 同時，因地制宜選擇綠色節能低碳技術，可推動高校發展及為節能減排、科技、環保一體的“綠色校園”。