基于碳中和理念的“風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)踐研究

李志明，王 鉞，楊毓婧，張 童

（1.西南石油大學(xué) 土木工程與測(cè)繪學(xué)院，四川 南充 637001；2.西南石油大學(xué) 土木工程與測(cè)繪學(xué)院，四川 成都 610500）

引言

2020年4月，教育部辦公廳、國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳印發(fā)《綠色學(xué)校創(chuàng)建行動(dòng)方案》，要求各地教育行政部門積極開(kāi)展綠色學(xué)校創(chuàng)建行動(dòng)，到2022年，60%以上的學(xué)校達(dá)到綠色學(xué)校創(chuàng)建要求，有條件的地方要爭(zhēng)取達(dá)到70%［1］。2021年7月，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，明確了高校為“雙碳”目標(biāo)提供科技支撐和人才保障［2］。以校園環(huán)境建設(shè)推動(dòng)碳中和科技創(chuàng)新和高素質(zhì)人才培養(yǎng)，是對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略和教育部行動(dòng)計(jì)劃的積極響應(yīng)。然而，在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，目前碳中和理念在高校建設(shè)中雖有大量的研究與應(yīng)用，但碳中和理念與在校開(kāi)設(shè)課程相結(jié)合，使學(xué)生真正參與到碳中和實(shí)踐中去的研究卻比較少。因此，本文以此為契機(jī)，以四川省某高校A校區(qū)開(kāi)設(shè)的“風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課程為例，闡述碳中和理念在具體課程教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用與實(shí)踐。

一、碳中和概念及教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

（一）碳中和概念

《新牛津英語(yǔ)字典》公布了2006年的年度字匯為“carbon neutral”，被譯為“碳中和”，隨后該詞被正式編入2007 年版《新牛津英語(yǔ)字典》中。該英文詞匯后綴為“neutral”本義是“中立”“中性”，“neutrality”是其名詞形式。故“carbonueutrality”為碳中和的英文名詞，解釋為：設(shè)法抵消二氧化碳排放或徹底消除二氧化碳排放，使其凈排放量清零。

（二）校園碳中和研究動(dòng)態(tài)

發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展低碳校園研究較早，通過(guò)碳平衡核算提出節(jié)能減排目標(biāo)、碳中和校園規(guī)劃策略等。2005 年，耶魯大學(xué)提出“2020 年較1990 年減排10%的低碳目標(biāo)”；2008年，美國(guó)近400所高校共同簽署了ACUPCC協(xié)議，確保實(shí)現(xiàn)高校校園碳平衡；2009年，英格蘭高等教育基金委員會(huì)（HEFCE）要求其資助的高校到2020年必須較2005年減排43%，到2050年減排80%；日本、澳大利亞等國(guó)高校都明確了校園減碳目標(biāo)和策略。

我國(guó)已有的學(xué)術(shù)成果大多是低碳校園管理方案、低碳校園發(fā)展策略，定量評(píng)估分析較少。姚爭(zhēng)［3］運(yùn)用生態(tài)足跡模型，以北京大學(xué)為例測(cè)算了交通、能源及師生日常生活碳足跡，提出了基于生態(tài)足跡視角的低碳校園發(fā)展建議；吳欣［4］以西北大學(xué)為例，繪制了碳足跡清單，明確了低碳校園建設(shè)的總體策略方向；郭茹等［5］以上海市某大學(xué)為研究對(duì)象，在能源碳核算分析的基礎(chǔ)上，提出了低碳校園管理策略。

二、“風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課程中碳中和的應(yīng)用方法

（一）應(yīng)用路徑

在課程開(kāi)展中，首先以學(xué)生為主體進(jìn)行校園邊界內(nèi)的碳排放與碳吸收途徑的調(diào)查。調(diào)查應(yīng)注意方法的應(yīng)用，校園中碳排放的來(lái)源與城市有一定區(qū)別，相對(duì)單一。開(kāi)展的過(guò)程中，結(jié)合國(guó)際上普遍適用的方法與學(xué)生進(jìn)行充分的實(shí)地調(diào)研與探討，得出可以從能源、生活及人呼吸的排放展開(kāi)。對(duì)吸收途徑而言，以園林綠地為主。通過(guò)研究碳的產(chǎn)生與碳吸收的核算，分析碳排放與吸收是否平衡。

（二）具體方法

目前國(guó)際上比較公認(rèn)的碳排放核算方法是以《IPCC 2006年國(guó)家溫室氣體清單指南2019年修訂》為基礎(chǔ)形成的方法，但其提供的碳排放因子與中國(guó)實(shí)際碳排放因子有一定差別。另一種碳排放核算方法是青年應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（CYCAN）發(fā)布的《校園碳核算攻略2.0》，該方法是在IPCC基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的較為完整的校園碳核算體系，但其提供的碳排放因子缺乏動(dòng)態(tài)性。因此，與學(xué)生進(jìn)行充分討論后認(rèn)為，應(yīng)結(jié)合以上兩種方法，并借鑒《2019年度減排項(xiàng)目中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》《城市溫室氣體核算工具2.0》等文件，遴選合適的碳排放因子，形成碳平衡核算清單。

課程采用排放因子法開(kāi)展碳排放的計(jì)算，基本原理為：排放量等于活動(dòng)水平乘排放因子。用活動(dòng)水平數(shù)據(jù)量化了造成CO2排放的活動(dòng)，例如學(xué)生生活用電量、教職工生活用氣量等。排放因子是指每一單位活動(dòng)水平所對(duì)應(yīng)的CO2排放量。

三、基于碳中和理念的設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）基地概況

1.基地介紹。本文研究基地為四川省某大學(xué)A校區(qū)。課程調(diào)查結(jié)果顯示，該校區(qū)占地面積52.1公頃，有教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)生區(qū)、教職工區(qū)。2021年學(xué)生總數(shù)為8030人，教職工為1068人，其他常住人員為3577人。研究以CO2為核算單位標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間是2021年1月至12月。

2.碳排放量介紹。課程調(diào)查結(jié)果顯示，A校區(qū)碳排放源包括能源類和生活類。能源類包括電力、天然氣、汽油、柴油，電力主要用于照明、制冷、制熱和設(shè)備使用，天然氣主要用于炊事、熱水，汽油和柴油主要用于交通；生活類包括生活垃圾焚燒、人員呼吸。某高校冬季依靠空調(diào)制暖，無(wú)集中供暖（見(jiàn)表1）。

表1 A校區(qū)碳源分類（筆者自繪）

碳排放量的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)來(lái)源于A校區(qū)后勤部門和實(shí)地調(diào)研，排放因子采用國(guó)際、國(guó)家公認(rèn)的適合于四川地區(qū)的數(shù)值（見(jiàn)表2）。

表2 A校區(qū)碳排放因子（筆者自繪）

（二）基地碳排放量核算

課程開(kāi)展的核算結(jié)果顯示，A校區(qū)碳匯類型是綠植固碳，固碳量與綠地類型、日固碳量、綠地面積、天數(shù)有關(guān)，草坪型綠地日固碳量為55.42g/m2、灌草型72.18g/m2、喬灌草型79.99g/m2，綠地面積為校區(qū)用地紅線內(nèi)不同類型綠地的實(shí)際面積，天數(shù)取365天。公式為：

其中：Ki為第i類綠地單位面積日固碳量（g/m2/d）；Si為第i類綠地面積（m2）；D為天數(shù)（d）。

最終計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 A校區(qū)2021年碳平衡核算結(jié)果統(tǒng)計(jì)（筆者自繪）

（三）碳排放量結(jié)果分析

經(jīng)學(xué)生多方討論與研究，并根據(jù)A校區(qū)實(shí)際情況，分析碳排放核算結(jié)果的原因如下：（1）A校區(qū)夏季悶熱潮濕，加之教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生宿舍等建筑都是內(nèi)廊式布局，通風(fēng)效果不好，夏季空調(diào)制冷時(shí)間較長(zhǎng)（4月至8月），電力消耗大。（2）A校區(qū)冬季陽(yáng)光少、陰冷潮濕，建筑保溫性能較弱，故冬季空調(diào)制暖時(shí)間長(zhǎng)（10月至次年1月），電力消耗大。（3）學(xué)生宿舍、實(shí)驗(yàn)室、辦公樓、教職工家都裝有空調(diào)，空調(diào)數(shù)量多，導(dǎo)致能耗也多。（4）校內(nèi)除學(xué)生以外的常住人員有4000人左右，故寒暑假能耗大。（5）校區(qū)對(duì)能耗的控制相對(duì)寬松，學(xué)生、教職工節(jié)能減排的意識(shí)較為薄弱，教室、圖書(shū)館、實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常存在人少開(kāi)燈多、無(wú)人卻開(kāi)燈的現(xiàn)象。（6）校內(nèi)生活垃圾暫未實(shí)行分類，故生活垃圾量較大，所以生活垃圾焚燒排放的碳量相對(duì)較大。

（四）基于碳排放分析的A校區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)

經(jīng)對(duì)基地進(jìn)行充分調(diào)研，計(jì)算碳排放與碳吸收，總結(jié)碳不平衡原因。前期研究階段已基本完成；中期基于相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況，進(jìn)行相關(guān)案例分析，提出改造方向，形成方案雛形；后期從“風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課程特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)校園進(jìn)行具體改造。

1.基于碳平衡核算的校園園林規(guī)劃改造要點(diǎn)。（1）結(jié)合該地區(qū)夏季盛行風(fēng)設(shè)置通風(fēng)廊道，并優(yōu)化建筑、綠地和水體空間，充分利用風(fēng)能、太陽(yáng)能，打造可自我調(diào)節(jié)的小氣候，減少室內(nèi)制冷和制熱設(shè)備的使用時(shí)間。（2）將快遞站遷移至校區(qū)出入口處，減少貨車的行駛距離；建設(shè)簡(jiǎn)潔、快捷的車行道流線，建設(shè)快捷、舒適、安全的人行道流線，減少小汽車的使用頻率和行駛距離。（3）合理種植水生植物，同時(shí)增加喬灌草復(fù)合型綠地的面積，增加植物的固碳量。

2.對(duì)既有建筑進(jìn)行減排固碳設(shè)計(jì)與改造要點(diǎn)。（1）結(jié)合校區(qū)內(nèi)通風(fēng)廊道，對(duì)建筑窗戶的位置、大小進(jìn)行合理優(yōu)化，達(dá)到夏季通風(fēng)的效果。（2）在學(xué)生區(qū)和教工區(qū)的居住建筑屋頂設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，減少燃?xì)夤岬氖褂脮r(shí)間。（3）在用電量較大的建筑屋頂安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電板，充分利用太陽(yáng)能發(fā)電，減少外購(gòu)電力用量。（4）對(duì)建筑增設(shè)垂直綠化和屋頂綠化，有效增加綠植的固碳量。

3.基于碳排放清單的校園管理方案要點(diǎn)。（1）根據(jù)學(xué)生人數(shù)，合理安排自習(xí)室的開(kāi)放數(shù)量、開(kāi)放時(shí)間，避免一間教室只有個(gè)別學(xué)生的現(xiàn)象，避免教室沒(méi)有學(xué)生還開(kāi)燈、開(kāi)風(fēng)扇、開(kāi)空調(diào)的現(xiàn)象。（2）倡導(dǎo)師生低碳出行，同時(shí)運(yùn)營(yíng)校內(nèi)新能源擺渡車，減少校內(nèi)小汽車的使用頻率和行駛距離。（3）大力宣傳低碳校園的重要性，增強(qiáng)師生的節(jié)能減排意識(shí)，使人人都參與到低碳校園的建設(shè)中。（4）按學(xué)年編制可監(jiān)測(cè)、可核查的碳排放清單，明確每學(xué)年的碳排放量，為低碳校園建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)語(yǔ)

本文以“風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)為契機(jī)，探索碳中和理念在課程中的具體操作方法。通過(guò)對(duì)某高校A校區(qū)碳排放與碳吸收的核算、分析，我們進(jìn)行了以低碳為核心的校園規(guī)劃設(shè)計(jì)。過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，學(xué)生參與中也會(huì)出現(xiàn)一定問(wèn)題，如采用方案不統(tǒng)一，調(diào)查過(guò)程中略有疏忽，希望在以后的教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中予以解決。