基于生命周期分析的低碳校园建筑——以中国环境管理干部学院新校区建设工程为例

申左元，梁东丽

（1. 中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066102；2. 西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）

基于生命周期分析的低碳校园建筑
——以中国环境管理干部学院新校区建设工程为例

申左元1，2，梁东丽2

（1. 中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066102；2. 西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）

以中国环境管理干部学院（以下简称中环院）新校区建设项目为例，利用生命周期理论对高校低碳建筑进行管理阶段和节能内容分析，思考和总结了中环院建设过程中的低碳实践，旨在探索和总结高校低碳建筑建设的策略，以期为今后绿色大学校园的建设提供新思路、新举措。

生命周期分析（LCA）；低碳校园；低碳建筑，校园建设

目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。欧洲近年流行的“被动节能建筑”可以在几乎不利用人工能源的基础上，依然能够使室内能源供应满足人类正常生活需要，这在奥地利、德国等发达国家已经成为现实。高校是集人才培养、科学研究、社会服务、文化传承等主要功能为一体的社会组织。高校低碳建筑的发展不仅能为低碳经济发展提供人才、智力和科技支撑，还能引导和教育广大师生争做节能减排的践行先锋。笔者以中环院为例，利用生命周期理论对高校低碳建筑管理阶段和节能内容进行了分析，并思考和总结了中环院新校区建设过程中的低碳实践，以期对高校低碳建筑的发展提供有益参考。

1 基于生命周期分析的高校建筑

1.1 生命周期分析理论

生命周期分析 （Life Cycle Analysis，LCA）是评价一个产品系统生命周期整个阶段的环境影响工具，即从原材料的提取和加工，到产品生产、包装、市场营销、使用、再使用和产品维护，直至再循环和最终废物处置[1]。

1.2 高校低碳建筑生命周期管理阶段分析

高校低碳建筑是指在高校建筑的全生命周期内，从原材料生产和运输直至建筑物拆除与再利用都能实现低碳。高校校园建筑的生命周期包括建筑材料的开采、生产、包装、运输、现场施工、房屋使用、维修保养、拆除及回收利用等阶段。高校低碳建筑生命周期管理贯穿于高校建筑的整个生命周期[2，3]，其管理过程分为投资决策、规划设计、施工建设、运营维护和报废回收五个阶段。中环院低碳建筑正式投入使用只有一年，因此报废回收阶段在此不做叙述。

1.2.1 投资决策阶段

该阶段是高校低碳建筑生命周期的初始阶段，是高校建设投资方决定建设、选择地点、定位建筑规模以及建筑节能的必要性和可行性分析。该阶段着眼于高校低碳建筑全生命周期，力图实现节能投资总成本最小、收益最大的目标。中环院建设项目根据决策阶段管理的内容按照流程顺序依次完成：高校低碳建筑立项建议、节能建设的可行性研究、高校低碳建筑立项整体评估、节能立项审批投标。中环院新校区位于河北省秦皇岛市北戴河区金港大道8号，预计建筑规模为25万平方米，已完成一期建筑规模15.6万平方米，二期建筑规模约为10万平方米，建筑定位是节能、低碳、绿色、环保、打造节约型公共机构示范单位，这也与中环院的专业特色相符合。

1.2.2 规划设计阶段

设计是源头，是贯穿于建筑整个生命周期的灵魂。在建设规范“安全、实用、经济、环保、美观”的要求下，中环院低碳建筑建设项目优化选择设计方案，确定实现目标的技术路线，并设计施工计划形成指导性文件。中环院依托国内多家设计单位共同完成低碳建筑的设计，其设计理念是低碳、节能、绿色、环保、生态、示范。

1.2.3 施工建设阶段

建筑施工周期长、工作量大、流程复杂，能量消耗大，因此施工过程是高校低碳建筑生命周期管理最重要的阶段之一，同时施工建筑质量，将直接影响今后建筑的节能能力、使用时的便利舒适性、寿命、维护、报废等。中环院依次完成建筑材料进场、现场施工建设、工程竣工验收三个阶段，每一阶段均对能耗进行控制，以期将其降至最低。如大量采用能耗小的建筑材料，按照就近优先以减少运输成本的原则选料；材料进场后，依据需求统筹规划就近放置，实行专人集中分类管理；对施工作业进行科学管理和控制，推行标准化施工，强化开展监理和质量测评工作；施工完毕，依照国家相关标准如实填写相关文书，同时处理好相关收尾工作，如对施工过程中产生的废料、废水等进行妥善处置。

1.2.4 运营维护阶段

该阶段是高校低碳建筑生命周期管理的主要阶段，通常高校建筑使用年限设计在30年以上，在长期使用过程中是节能降耗的最主要阶段。中环院低碳校园一期建设已竣工并投入使用，学院建立了节能组织机构，有专门人员对日常生活性能源和教学能源进行管理，并发动全校师生参与节约管理。2014年3月，中环院荣获国家机关事务管理局、国家发展与改革委员会以及国家财政部颁发的“节约型公共机构示范单位”称号。

2 高校建筑生命周期节能内容

2.1 建材获取过程

建材获取阶段不但要考虑到建筑原材料生产加工过程，而且要考虑到建筑原材料的运输过程。建筑过程所使用的钢筋、水泥、沙石、玻璃、保温材料、防水材料、涂料、输水管线、管件、金属门窗等，其生产或加工过程中会产生大量CO2。建筑材料从生产地运送到销售地、施工现场，所有运输机械都需要消耗能量。能量的消耗过程即是碳的排放过程。运输环节越多，距离越远，能源消耗越多，碳排放量也就越多。中环院建设项目尽可能地选择节能环保材料和就近取材，减少了建筑材料的碳排放量。

2.2 建筑规划设计过程

基于《绿色校园评价标准》提出的节地、节水、节能等要求，高校建筑规划设计从选址与土地利用、能源与水资源节约、空间布局与分区、绿色交通组织等方面考虑。中环院建设项目科学、系统统筹建筑功能布局，与环境协调，更好地利用自然资源，如太阳能；建筑规划时中环院从建筑单体的平面布局、围护结构、采光与遮阳、室内通风以及建筑材料等方面考虑建筑物的间距、朝向、形状、绿化配置等因素对节能的影响，尽可能扩大节能材料的使用面积，项目积极采用新型保温隔热墙体，尽可能多使用节能设备，提高新能源使用比重[4]。

2.3 建筑建造过程

此阶段消耗大量的材料，中环院从材料、设备的使用等方面进行能耗控制。如施工时采用新技术，机械设备使用时优化机、料、物的配备，缩短使用周期，以尽量减少材料和机械设备的耗能。

2.4 建筑使用过程

建筑使用离不开水、电的供应，也离不开污染物的排放和碳排放。学院新校区单体建筑物包括各种教室、实验室、实训室、图书馆、阅览室、报告厅等以及为师生提供生活保障的宿舍、餐厅、超市等，其使用过程中水、电、通风、照明、降温、取暖等是碳排放的主要环节。因此，为了建设绿色低碳校园，中环院必须注重每一个环节，如采用节能创新技术，建立建筑低碳排放体系并形成可循环持续发展的模式，最终使校园建筑物有效地节能减排。

3 新校区建设的低碳实践与思考

中环院新校区建设工程，从项目提出到概念设计，从规划设计到施工方案制定，从材料选择到施工现场管理，从装饰装修到入住，始终秉承低碳环保、节能降耗、环境友好的理念，实现顶层设计的“零排放”，并紧紧围绕“低碳节能、环境友好、生态文明、示范工程”的主题，全过程贯彻低碳环保理念，全方位实施低碳行为。

3.1 节能环保材料的选择与使用

低碳的过程实质上是一个节能过程。新校区建筑材料的选择和使用，充分考虑了对使用功能和节能低碳的要求。把把好材料质量关放在第一位，具体操作实行货比三家，好中选优，再在优质产品中比较价格。进场时进行严格的验收和抽检制度，避免不合格或节能环保不达标的产品流入现场。施工时把好施工质量关，严格按程序施工，避免重复施工造成的能源浪费。如：除一期一批外的所有建筑都使用CFG桩基础，减少了钢筋使用；墙体则采用砂加气砌块填充，外墙保温处理严格按节能标准执行。仅建筑材料一项节能接近30%。

3.2 运输过程的节能

混凝土、级配砂石等原材料用量大，运输是重头戏。选择就地取材，减少运距，降能降耗。

3.3 校园的规划设计低碳[5，6]

校园内建筑设计上考虑南北通透，充分利用自然风；所有窗户均采用双层中空玻璃，室内自然采光时间长，既节约能源，又增加建筑本身的通透灵动感。校园浴池、食堂、专家公寓等建筑则建造了太阳能热水系统，交流中心则采用空气源热泵空调系统，道路两侧使用太阳能路灯，生态大棚采用太阳能与风能供电系统。所有室内、室外、庭院照明灯都采用LED节能灯，仅节能灯一项可节省电能25%。冬季供暖利用燃烧秸秆压缩块等生物质能，用可再生清洁能源替代化石能源。

3.4 实施校园绿化美化工程，打造示范型生态校园

新校区加快校园绿化美化工程建设，全力打造生态示范校园。由于新校区地处鸽子窝湿地及新河上游河段，一方面，特殊的地理位置对河道治理与生态校园建设提出了更高的要求；另一方面，自然河流穿校园而过的得天独厚的原生态环境，又为生态校园建设提供了良好的空间。

新校区生态校园建设本着高站位、高起点规划设计的思路，完成了以河流为中心的施工设计。金木水火土与太极的巧妙利用，体现天人合一的自然观。绿化遵循四季有绿、三季开花的原则，乔木、灌木、低矮植物和草坪互相匹配，高低错落；园林小品与花卉、绿草坪相呼应，竞相开放。

新校区已完成了11万平方米的绿化面积，按照1平方米绿色植物平均每天吸收5克CO2计算，每天可吸收0.55吨CO2气体，有效减少了CO2排放。中水回用和雨水收集系统，为绿地提供了充足的水源，节约了资源和能源。

4 总结

低碳建筑是未来建筑的发展方向，也是必然的趋势。在经济持续快速发展过程中，颠覆传统的建筑构建模式，因地制宜的发展低碳建筑，提高资源能源的利用效率，是人类走向生态文明的必由之路。低碳校园建设是一个新的尝试，低碳校园建设的成就不仅仅是为师生提供了一所赏心悦目的校园，而且能净化师生的心灵，启发师生的心智；同时，能为社会提供可视的样板，起着引领示范的作用。

[1]王锋，杨战社.基于全寿命周期的高校建筑节能策略[J].西安科技大学学报，2011，31（4）：500-503.

[2]雷兆武，张俊安，申左元.清洁生产及应用[M].2版，北京：化学工业出版社，2013.

[3]王锋.基于全寿命周期的高校建筑节能管理研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.

[4]郭臻.绿色校园设计策略初探[D].上海：上海交通大学，2014.

[5]王军.绿色大学校园规划设计——以辽宁对外经贸学院为例[J].艺术天地，2012，338：84-85.

[6]孙苏晶.基于碳氧平衡模型的中环院校园低碳优化策略研究

Construction of Low-carbon Campus Based on Life Cycle Analysis——Taking the Project of Environmental Management College of China's New Campus Construction as An Example

Shen Zuoyuan1，2，Liang Dongli2
（1.Environmental Management College of China,Qinhuangdao Hebei 066102,China；2.Northwest A&F University,Yangling Shaanxi 712100,China）

Taking the project of Environmental Management College of China's new campus construction as an example,management process and energy-saving content of low-carbon construction were analyzed based on the life cycle theory,and the practice of low carbon was proposed,aming to exploring and thinking of strategy for university's low-carbon construction.New ideas and new measures were provided for the construction of green university campus.

life cycle analysis(LCA),low-carbon campus,low-carbon construction,campus construction

TU-02

A

1008-813X（2015）05-0078-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2015.05.21

2015-09-30

申左元（1963-），男，湖南省邵东县人，毕业于南开大学环境工程专业，西北农林科技大学环境工程专业在读硕士，副教授，主要从事环境工程、环境管理及清洁生产审核等方面的研究工作。