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華南理工大學校園碳匯特征及空間分布規律*

2024-03-07 06:26馮聃雅
南方建筑 2024年2期
關鍵詞:五山華南理工大學大學城

馮聃雅,王 靜

引言

全球變暖引起的氣候變化對人類社會的可持續發展提出了巨大挑戰。它引發了許多環境問題,如城市熱島、海平面上升、頻繁的極端天氣事件、植物和動物減少等[1-3]。二氧化碳排放是全球變暖的罪魁禍首[4,5]。減少碳排放是避免氣候變化影響急劇增加的重要手段[6]。高校建筑存量大,人口多,是社會能耗大戶,同時其作為科研和教育的重要場所,應在應對氣候變化方面發揮示范作用[7]。

許多學者展開了對大學校園碳排放特征的研究,研究視角可以歸納為以“減源”為主的降低校園碳排放與以“增匯”為主的提升校園碳匯視角。在如何降低大學校園碳排放的研究視角中,不少學者從建筑、交通、用能行為三個角度展開了研究。在需要節能行動的公共建筑中,大學建筑已被證明是高度耗能的,這些建筑的用途多樣化,包括從教室、辦公室、實驗室到宿舍、餐廳等,這些建筑的使用目的也多種多樣,除了研究和教育目的外,還可用于校園內的生活和文化參與活動,這些活動都需要消耗大量的能量[8]。在Ma[9]等人的研究中,康奈爾大學、牛津大學、京都大學、耶魯大學等2013年校園建筑的單位面積平均能耗范圍在272kWh/m2到797kWh/m2。Guerrieri M[8]等人對Cittadella 校園中的19 棟主要建筑的能耗進行了調查,并分析了從2011年到2017 年校園區域總能耗、校園建筑照明和校園建筑空調用能的變化趨勢。Zheng N,Li S,Wang Y,et al[7]等人通過生態足跡評估法對學生在“衣、食、住、行、消費”五個方面的碳排放進行了調研和收集,其中“交通碳排放”是指學生在校園內使用不同交通工具進行空間位移時產生的碳排放。對收集得到的碳排放數據進行計算和分析后發現,交通運輸產生的碳排放量非常小,因此,徐燊等人側重于碳排放強度的空間分布研究。已有研究表明,人的用能行為已成為影響能耗、碳排放的關鍵變量,因此,研究高校師生的用能行為對于減少能耗、實現低碳校園是非常重要的。A Y D,B Z G,A X G,et al[10]等人在2018~2020 年收集了校園內兩棟大型宿舍樓內的月度用電數據,并對學生使用家用電器的使用情況進行了問卷調查,基于此,對夏熱冬冷地區的校園宿舍建筑的能耗特征和影響行為因素展開分析,研究發現,不同性別、樓層和房間朝向會顯著影響宿舍建筑能耗。校園碳匯主要包括校園綠地系統和校園光伏設施。光伏電站及分布式光伏是大學校園碳匯的重要組成部分之一。梁明霞[11]等人建立了校園碳源碳匯模型和計算方法,并計算了首都示范大學校園的碳匯值。鄒苒[12]等人通過碳平衡核算清單的方法對山東建筑大學的校園碳匯進行了計算,其中,校園內喬灌草型綠地面積307873.14m2,灌草型94677.33m2,草坪型22834.31m2,三種綠地日固碳量分別為24.6t/d、6.8t/d、1.3t/d,共計32.7t/d,全年校園可吸收二氧化碳11936t。Olivieri L[13]等人研究了馬德里政治大學-大學城校區安裝光伏分布式發電的潛力,該研究側重于太陽能光伏系統安裝的發電、碳減排和經濟可行性,使用并比較了兩種基于不同時間分辨率的數據輸入、模擬軟件和細節水平的不同方法。結果表明,最大化減排的最佳光伏發電也確保了最佳的經濟效應。

在建筑學中,校園是一種高人口密度、低容積率的城市空間,在城市中類似公園。廣義的校園包括建筑物及其外部空間、植被、附屬設施等物質環境。大學校園自身如同一個小社區,充分具備所在城市的社會、經濟和文化特征,因此可以被視作微縮的城市。筆者將大學校園碳匯空間由校園建筑、校園綠地、校園水系中固碳的部分所組成。三者中,綠地是主要的固碳成分。在印度薩達爾國家理工學院(SVNIT)中,每年的植物固碳量達392~400 噸二氧化碳,可以吸收76.92%-84.63%的校園二氧化碳排放[14],在馬德里科技大學中,來自綠地系統的植物固碳量達到188.44 噸二氧化碳[15],在山西財經大學塢城校區中,由喬木、灌木、草坪組成的綠地系統碳排放達到3544.1 噸二氧化碳,能吸收校園總碳排量中9%的二氧化碳[16]。

綜上所述,既有研究大多是對校園中碳排放組成要素的計算研究和影響因素分析,缺乏從空間視角上對校園碳匯特征分布規律的探討,當前研究對于校園低碳規劃設計的指導意義有限。

筆者選取了華南理工大學五山校區、大學城校區、國際校區作為典型案例進行研究,通過實地調研的方式,探討大學校園碳匯空間固碳效益特征及其空間分布規律,并且在三個校區之間進行橫向對比,分析不同校園類型對碳匯空間固碳效益數值、分布特征和內部結構等的影響,希望本文研究結論能夠為大學校園規劃減碳設計提供決策參考。

1 研究設計

1.1 案例選取

研究選取華南理工大學五山校區、大學城校區、國際校區作為典型案例,選取的三個案例是全國重點大學華南理工大學三個時期的校園(規模見表1),分別代表了高密度老舊校園、大學城和新型街區式校園三種校園類型,在廣州地區具有典型性和代表性。這三個校園分別由楊錫宗、何鏡堂、倪陽等廣州地區知名建筑大師設計,在學科內具有一定的知名度。且這三個校園的綠化設施完備,校園規模相當,具備了進行對比研究的基礎條件。

表1 華南理工大學三個校區規模(以2020 年為例)

1.2 數據來源

華南理工大學三個校區的數據收集分為兩個部分,第一部分采用實地調研與百度街景結合的方式,結合華南理工大學三個校區的矢量圖紙,獲取華南理工大學三個校區的碳匯空間信息(表2)。通過在Arcgis 軟件中對三個大學校區的碳匯空間編號可知,華南理工大學五山校區共有1229 塊綠地空間,華南理工大學大學城校區共有129 塊綠地空間。華南理工大學國際校區共有515塊綠地空間。

1.3 計算方法

對于綠地碳匯,本研究基于校園尺度和內部環境特征和廣州氣候特征,將城市綠地空間計算方法[17]與《廣東省建筑碳排放計算標準》[18]中碳匯的計算方法進行結合,構建適用于大學校園園區特征的區域綠地空間固碳效益計算方法。

其中,Ci 表示第 i 種綠地的面積一般為面積 單位m2;Qi 表示第 i 種綠地的碳匯系數(表3 )。園區碳匯面積,可從園區的平面圖紙中獲得

表3 大學校園中綠化碳匯系數

1.4 圖譜模擬方法與生成機制

通過使用圖譜,我們可以將復雜的事物或情況進行分類,并使用它們來進行抽象和概括。通過利用地理信息系統技術(GIS),我們可以構建出一個完整的大學校園碳匯空間圖譜,它將大學校園碳匯的信息進行有機整合,以便更加直觀地分析出碳匯空間固碳效益的格局和分布規律。

碳匯空間固碳效益圖譜旨在采用兼具空間和量化信息的系列圖示,來分析大學校園碳匯空間的既有格局與問題,其本質是在現有碳匯空間基礎上,對相應的固碳效益信息進行整合和表達,華南理工大學三個校區的碳匯空間圖譜見圖3-3、3-4、3-5:①通過利用公式3-1-3-5 計算每個碳匯空間所對應的固碳效益,建立大學校園碳匯數據庫;②采用GIS 自帶的“自然間斷點分級法Jenks”將碳匯空間的固碳效益從低到高劃分為5 個區間分組;③借助GIS以不同色度的色塊對碳匯空間的固碳效益值進行標定,推演生成整個校園的碳匯空間固碳效益圖譜。碳匯空間的固碳效益圖譜為解析大學校園碳匯空間存在的問題,并提出針對性的優化策略提供了理論依據[19]。

2 華南理工大學校園碳匯空間固碳效益特征研究及空間分布規律研究

2.1 華南理工大學校園碳匯空間固碳效益特征

通過對華南理工大學三個校區綠地空間的面積、植物覆蓋情況、植被單位面積年固碳量的收集和整理,得出華南理工大學三個校區固碳效益最大最小值如表4。通過比較三個校區的固碳效益分布情況(圖1)可以發現,對于綠地碳匯的最大年固碳量而言,華南理工大學五山校區>華南理工大學大學城校區>華南理工大學國際校區。

圖1 華南理工大學三個校區碳匯固碳效益分布情況

表4 華南理工大學三個校區綠地碳匯固碳效益最大最小值分布

通過比較三個校區的綠地碳匯空間年固碳效益可以看出,華南理工大學五山校區的總年固碳量為15,344t,華南理工大學大學城校區總年固碳量為2,868.1 t,華南理工大學國際校區總年固碳量為3,902.6t??梢钥闯?,五山校區綠地碳匯空間的總年固碳量為最大,其次是國際校區,最后是大學城校區,這可能與三個校區的建設年代及校園綠地面積的大小差異有關。就單位面積碳匯空間固碳量(碳密度)而言,最大的也是華南理工大學五山校區,為8.40(kg/m2·a),其次是華南理工大學國際校區(3.51kg/m2·a),最小的是華南理工大學大學城校區(3.44kg/m2·a)??紤]到人的用能行為已成為影響能耗、碳排放的關鍵變量,在校園中,用能行為是指學生個人在校園建筑、交通及生活中直接產生或間接產生的碳排放行為,因此,本研究引入人均碳匯值,對三個校園的綠地碳匯固碳效益進行比較研究,研究發現,華南理工大學五山校區人均碳匯值(852.48 kgCO2/a·人)>華南理工大學國際校區人均碳匯值(780.53kgCO2/a·人)>華南理工大學大學城校區人均碳匯值(260.74kgCO2/a·人)。

2.2 華南理工大學校園碳匯空間分布規律

華南理工大學五山校區位于丘陵地帶,北部相對平坦,地勢較低。為了適應當時的地形,學校在規劃中考慮了道路和建筑物,并在校園內建造了一條南北向的空間軸線和一條東西向的自然水體軸線。對原始山體和水域的保留為華南理工大學五山校區提供了主要的碳匯來源,尤其是東西湖和現在法學院所在的萌渚嶺,以及北區北湖和賀蘭山,構成華南理工大學五山校區內固碳效益較高的兩個區域。通過圖譜分析可以看出,不管是高碳匯空間還是低碳匯空間都具有一定的集聚特征,以形成城市的區域碳庫。

在五山校區的1229 個綠地碳匯空間中,有875 個綠地碳匯空間屬于低碳匯空間(14.17 kg/CO2·a~13242.6 kg/CO2·a),有177個綠地碳匯空間屬于中低碳匯空 間(13242.6 kg/CO2·a~46211.02 kg/CO2·a),有54 個綠地碳匯空間屬于中碳匯空間(46211.03 kg/CO2·a~106245.91 kg/CO2·a),有17 個綠地碳匯空間屬于中高碳匯空間(106245.91 kg/CO2·a~188078.56 kg/CO2·a),有5 個綠地碳匯空間屬于高碳匯空間(188078.56 kg/CO2·a~505712.94 kg/CO2·a)。這幾個高碳匯空間主要集中在北區北一食堂附近的居住區綠地處和北區圖書館、1 號樓、2 號樓所在的原賀蘭山處。

對于華南理工大學大學城校區的130 塊綠地碳匯空間中,有106塊綠地碳匯空間屬于低碳匯空間(46.22 kg/CO2·a~15993.23 kg/CO2·a),有14 塊綠地碳匯空間屬于中低碳匯空間(15993.23 kg/CO2·a~50116.71 kg/CO2·a),4塊綠地碳匯空間屬于中碳匯空間(50116.71 kg/CO2·a~141871.58 kg/CO2·a),4 塊綠地碳匯空間屬于中高碳匯空間(141871.58 kg/CO2·a~249868.40 kg/CO2·a),分別是場地內東北方向保留的原始山林,以及場地內靠近大學城中環東路的地方。只有1 塊屬于高碳匯空間(249868.40 kg/CO2·a~420540.59 kg/CO2·a),位于華南理工大學大學城西南處的宿舍區。

在華南理工大學國際校區的5 1 6塊綠地碳匯空間中,有2 塊綠地碳匯空間屬于低碳匯空間(0 k g/CO2·a~74.37 kg/CO2·a),64 塊綠地碳匯屬于中低碳匯空間(74.37 kg/CO2·a~582.26 kg/CO2·a),98 塊綠地碳匯屬于中碳匯空間(582.26 kg/CO2·a~1568.46 kg/CO2·a),125 塊綠地碳匯屬于中高碳匯空間(1568.46 kg/CO2·a~3620.74 kg/CO2·a),225 塊綠地碳匯屬于高碳匯空間(3620.74 kg/CO2·a~162684.36 kg/CO2·a)。由圖2 可以看出,華南理工大學國際校區的綠地碳匯空間十分分散,每塊綠地面積不大,場地內無原始保留山體。

將華南理工大學三個校區的綠地碳匯空間使用相同圖例后放置在一張圖譜,見圖3 上比較顯示:五山校區的最大年固碳量的綠地空間位于法學院建筑群處,該地位于五山校區傳統景觀軸線上,該地樹木郁郁蔥蔥,綠化覆蓋率較高,因此,單位面積固碳效益密度大,是三個校區中固碳量最大的綠地空間。大學城校區中有多塊面積最大的綠地空間種植著茂密的植被,因此該區域的固碳效益量較高,其中,由于國際交流中心附近是原始山體,以此該綠地空間的固碳量最高。國際校區由于是街區式的布局格式,每塊綠地空間面積均較小,因此,即使是校區中的面積、密度最大的綠地空間,綠地空間最大固碳量仍然較小。就綠地空間的總固碳量而言,五山校區>國際校區>大學城校區,一部分原因是因為五山校區比起大學城校區和五山校區歷史更加悠久,校內的樹木生長年限較長,因此綠地空間的總年固碳量最大。比起在一塊空地上建立起的全新的校區國際校區,大學城校區由于內部有場地原始保留的山體部分,因而其校園碳匯空間總年固碳量大于國際校區。通過對比三個校區的碳匯特征圖譜可以看出,五山校區法學院的綠地碳匯固碳效益最大,其次是大學城的北部綠地和西部宿舍區,國際校區的所有綠地整體而言相對較低。

圖3 華南理工大學三個校區碳匯固碳效益空間分布特征比較圖

2.3 華南理工大學校園碳匯空間分布與規劃設計耦合關系分析

校園的不同區域空間的布局顯著會影響校園綠地空間布局和學生在校園里的建筑、交通與生活的碳排放量及其個體行為,因此,有必要探析碳匯空間分布與空間規劃設計耦合的關系,本文將華南理工大學三個校園的內部形態分為組團型空間結構、線性空間結構、格網式空間結構、排列式空間、有機式空間五種空間形態以探討校園碳匯空間分布和規劃設計的耦合關系。

當下耦合關系的研究集中在城市規劃和城市設計領域,其中,城市與區域研究中會涉及到經濟、社會、空間資源、生態環境等領域,多引入物理學范疇的“耦合協調度”模型對其進行評估。而城市設計領域對耦合關系的研究集中在城水耦合、城綠耦合以及藍綠耦合的定性研究中,如同濟大學匡曉明在成都科學城實踐中提出的城園耦合路徑,在綠地比例相同的情況下,不同的空間形態臨綠界面的比例有高低,生態價值的轉化價值就有差異。天府新區采用了廊網生態空間形態,構建整體空間布局的耦合關系,形成高質量城綠空間格局,華南理工大學胡煒引入回歸方程研究大學校園形態與室外風環境的耦合關系,以舒適區面積比、靜風區面積比為指標??紤]到暫時無法確定合適的評價校園功能、形態和碳匯空間與規劃設計耦合關系的指標,本文基于大學校園碳匯空間分布圖譜,通過定性的方法對不同功能分區碳匯空間與規劃設計耦合關系進行分析,耦合特征主要體現碳匯空間較高處與校園空間中綠化率高的區域的耦合程度,以高、中、低來描述(表5)。

表5 校園碳匯空間分布與規劃設計耦合關系分析

通過表5 的分析可以看出,在校園內部空間中,不同空間組合形式會帶來碳匯固碳效益的差異,其中,以校園道路綠地為主的線性空間,規劃設計與碳匯固碳效益耦合度最高,排列式空間和格網式空間次之,有機式空間和最差。

2.4 小結

本結聚焦于大學校園碳匯空間固碳效益的計算與可視化,對華南理工大學三個校區的碳匯空間固碳效益進行計算和分布特征研究,得出以下3 點結論:

第一,通過對三個校區碳匯空間的計算和可視化分析,我們發現原始生態環境在校園碳匯空間中扮演著重要的角色。這表明,在校園規劃設計中,應該尊重原始環境地形特征和生態結構,避免過度建設導致環境破壞。為了使建筑群體與自然環境和諧共處,我們應該合理安排布局,并巧妙地利用原有地形與校園建設之間的矛盾。

第二,對于高密度城區老舊校區代表華南理工大學五山校區而言,由于該校區有一定的歷史演變過程,可以看到,在傳統校園軸線上由于建筑材料的使用和生態環境的保留,使得傳統校園軸線上的碳匯空間具有較高的固碳效益,北部新建校區基于原始保留山體的基礎,也具有良好的固碳效益,這說明在高密度城區中老舊校區進行更新和改擴建時,除了考慮歷史文脈的保護傳承和現代風貌的融合創新之外,還要考慮通過校園空間布局與景觀優化設計,實現校園低碳更新的目標。

第三,對于新建大學校園的代表的華南理工大學國際校區而言,由于該校區為在一片空地上的全新規劃,校園歷時不長,因此校園綠化尚未形成規模,固碳作用不明顯。

第四,對于大學校園內部空間規劃設計而言,不同空間組合形式會帶來碳匯固碳效益的差異,其中,以校園道路綠地為主的線性空間,規劃設計與碳匯固碳效益耦合度最高,排列式空間和格網式空間次之,有機式空間和最差。

3 討論

3.1 華南理工大學校園綠地碳匯固碳效益能力

本研究估算的華南理工大學三個校區的綠地碳匯固碳效益總量分別為:華南理工大學五山校區(15344713.99kg CO2/a),華南理工大學大學城校區(2868151.35 kg CO2/a),華南理工大學國際校區(3902664.95 kg CO2/a),與當前其它校園 碳匯計算研究相比,華南理工大學五山校區作為老校區,綠地碳匯固碳效益小于位于印度的昌迪加爾大學[20](17474220 kg CO2/a),大于位于溫帶的天津科技大學[21](12354000 kg CO2/a)和位于寒帶地區的山東建筑大學[22](10621000 kg CO2/a)三個校區的綠地碳匯固碳效益均遠高于同位于亞熱帶氣候地區的印度薩達爾·瓦拉巴伊國家理工學院[23](400000 kg CO2/a)和華中科技大學[24](57,600 kg CO2/a)、寧波諾丁漢大學[25](368900kg CO2/a),華南理工大學大學城校區綠地碳匯年固碳效益總年小于位于溫帶的山西財經大學綠地碳匯[26](3544100 kg CO2/a),華南理工大學國際校區綠地碳匯和華南理工大學五山校區綠地碳匯年固碳效益均高于山西財經大學(表6)。

表6 大學間碳匯固碳效益能力的比較分析

3.2 華南理工大學校園綠地碳匯與廣州地區綠地碳匯固碳能力比較

與森林和城市綠地相比,就單位面積碳匯空間固碳量(碳密度)而言,本研究中,華南理工大學五山校區為8.40 kg/m2·a,其次是華南理工大學國際校區(3.51 kg/m2·a),最小的是華南理工大學大學城校區(3.44 kg/m2·a),三個校區的綠地碳匯碳密度遠小于廣州市森林生態系統碳匯平均碳密度[28](178.03 kg/m2·a),小于廣州市城市森林平均碳密度[29](28.81 kg/m2·a)華南理工大學五山校區單位面積碳匯空間固碳量大于廣州市單位轄區面積碳匯強度[30](6.3 kg/m2·a),而華南理工大學大學城校區和華南理工大學國際校區均比廣州市單位轄區面積碳匯強度要小。這表明,校園綠地碳匯能力要低于自然生態綠地,但是高于一般城市綠地。對于歷史年代悠久的老舊校園,在城市中可以充分發揮碳庫的作用,對于新建的華南理工大學國際校區而言,基于實地調研發現,校園綠地的觀賞與使用功能使得綠化的種植密度處于較低水平,這也導致了華南理工大學國際校區較低的固碳效益水平。樹木的年齡與樹木的大小都會影響校園綠化固碳效益的高低。

與城市公園相比,華南理工大學五山校區的碳存儲量(84.03t/hm2)要低于廣州人民公園的碳存儲量(103.74 t/hm2)、流花湖公園(102.21 t/hm2)和黃花崗公園(85.33 t/hm2),高于越秀公園的碳存儲量(77.58 t/hm2)。華南理工大學大學城校區(35.41 t/hm2)和華南理工大學國際校區(34.44 t/hm2)的碳存儲量比廣州典型城市公園的碳存儲量都低[31]。

3.3 校園空間布局對校園綠地碳匯固碳效益分布的影響

常見的校園布局包括線性空間結構、中心型空間結構、組團型空間結構、格網式空間結構、有機發展的空間結構等。校園空間布局格式的差異對校園綠地碳匯固碳效益的分布會帶來一定影響(圖4)。受到研究對象數量的限制,當前只能定性描述校園空間布局對校園綠地碳匯固碳效益空間分布的影響。軸線式校園布局中,校前區景觀是校園高固碳效益碳匯空間之一,校前區景觀不僅是校園主軸線所在的場所,也是校園景觀需要重點打造的場所,可以通過采用適合當地的高碳匯植物,搭配復合植物群落,打造高固碳效益的碳匯空間,如同華南理工大學五山校區的1 號樓及其前廣場。對于序列式的校園布局,可以充分發揮各功能區建筑組合形成院落空間、景觀軸線、視覺通廊等打造高固碳效益碳匯空間。對于放射式的校園空間布局而言,可以充分發揮中央空間打造校園高固碳效益碳匯空間,如香港科技大學(廣州校區)、四川外國語大學成都學院宜賓校區等,以高固碳效益碳匯空間作為核心校園景觀空間。對于網格式校園布局,校園碳匯固碳效益的空間分布較為均勻,如同華南理工大學國際校區。對于自由式校園布局,校園規劃時應該充分發揮校園原始地形地貌的固碳作用,通過外部環境設計將校園和碳匯空間統一成一個整體。如同華南理工大學五山校區北區的規劃設計。

圖4 校園空間布局對綠地碳匯固碳效益分布的影響

3.4 校園綠地碳匯固碳效益提升策略

校園綠地碳匯固碳效益主要與校園綠地的植被群落類型及相應的面積相關,由于校園用地緊張,大量增加或改造校園綠地面積的可能性很小,新增綠地應該結合校園景觀設計,充分利用建筑第五立面、校園邊角料等空地,適當增加帶狀、分散式的綠地,建立立體、網絡化的綠地骨架,有效提升校園碳匯總量。根據華南理工大學三個校區碳匯固碳效益分布現狀,提出提升策略:1)對于華南理工大學五山校區,校園年代久,建筑密度高,在校園內部可增加的綠地十分有限,新增綠地可設置在校園與城市銜接的邊界處,充分發揮北區、靠近南門處的道路及北區北部遺棄的建筑物周邊環境,以帶狀綠地為主;2)對于華南理工大學大學城校區,可以充分發揮校園南部原始地貌的特點,人工提升該區域的喬木種植密度;3)對于華南理工大學國際校區,場地內有大量以草地為主的綠地形式,其固碳效益潛力未被充分利用,考慮到校園綠地具有觀賞和使用的功能,可以適當提高該地喬木的種植密度,充分發揮國際校區新建建筑的屋頂綠化和空中平臺的固碳功能。

4 結論與局限

本文立足于碳中和目標下我國大學校園規劃設計的發展需求,選取華南理工大學五山校區、大學城校區、國際校區作為典型案例進行研究,采用實地調研的方式,探討大學校園碳匯空間固碳效益特征及其空間分布規律,并且在三個校區之間進行橫向對比,分析不同校園類型對碳匯空間固碳效益數值、空間分布特征之間的內部影響,得出以下幾點結論:1)受到亞熱帶地區溫和濕潤的氣候的影響,華南理工大學五山校區校園綠地碳匯固碳效益能力在全球大學校園中處于較高水平,華南理工大學大學城校區和華南理工大學國際校區的校園綠地碳匯固碳效益能力也處于中上水平;2)校園綠地碳匯能力要低于自然生態綠地和公園綠地,但是高于一般城市綠地。對于歷史年代悠久的老舊校園,在城市中可以充分發揮碳庫的作用,對于新建的華南理工大學國際校區而言,基于實地調研發現,校園綠地的觀賞與使用功能使得綠化的種植密度處于較低水平,這導致了華南理工大學國際校區較低的固碳效益水平;3)在校園規劃設計中,不同校園規劃空間布局形式可以結合校園景觀設計,打造高固碳效益的碳匯空間;4)校園綠地碳匯固碳效益主要與校園綠地的植被群落類型及相應的面積相關,由于校園用地緊張,大量增加或改造校園綠地面積的可能性很小,新增綠地應該結合校園景觀設計,充分利用建筑第五立面、校園邊角料等空地,適當增加帶狀、分散式的綠地,建立立體、網絡化的綠地骨架,有效提升校園碳匯總量。

受限于研究條件和研究時長,此次建筑碳匯空間的計算主要集中在校園的環境研究中,數據還存在不夠全面的問題,有研究表明,季節變化所導致的太陽輻射、溫度、降水及日照長短等均會影響城市植被固碳釋氧量,即季節變化與植被固碳釋氧量密切相關。以廣州城區植被為例,其固碳釋氧量自冬季1、2 月份到春季5 月份逐漸升高,并于5 月份達到峰值,夏季6~8 月份略有回落并上下波動,秋季9 月份開始到冬季逐漸降低,12 月份達到最低值。春夏季碳匯量大于秋冬季的主要原因在于春夏季日照時間長、太陽輻射量高[32]。因此,在未來對校園碳匯空間固碳效益的研究中,應該考慮季節對碳匯空間固碳效益的影響。碳匯的固碳效益會受到碳匯空間面積大小的影響,高度密集的碳匯空間具有更高的固碳效益。此外,具有現代意義的城市綠色空間概念源于西方國家的城市開敞空間,在我國和“城市綠地”一詞相對應,綠色空間與城市空間結構的協調發展至關重要,關于綠色空間和城市空間結構的耦合研究是當前綠色建筑和生態城市領域關注的重點。本文只對華南理工大學校園碳匯空間分布規律和綠地布局的耦合關系分析做了定性的研究,未來還可引入當前城市研究中常用的物理學耦合度分析的概念,對碳匯空間的固碳效益和綠地率、綠容率進行定量分析,以定量揭示校園碳匯空間分布規律和綠地布局之間的耦合關系,為規劃方案如何影響植被空間的覆蓋水平和種類的機理提供定量數據支持。

因此,在未來的研究中,還應將把校園周邊環境綠化對校園碳匯空間固碳效益的影響考慮進來,并可以引入耦合協調度模型,對校園綠化和碳匯空間的耦合關系進行量化分析研究。同時,還應該增加考慮不同校園氣候、植被種類、面積大小等的基本差異對校園碳匯空間分布帶來的影響。

希望本文研究結論能夠為大學校園規劃減碳設計提供決策參考。

圖、表來源

圖1~4:作者繪制;

表1:作者基于https://mp.weixin.qq.com/s/3ODybyWs llN2GV3dZL15xw 信息進行整理繪制;

表2:作者基于收集整理的信息進行整理繪制;

表3:作者基于節選自《廣東省建筑碳排放計算標準》的信息進行整理繪制;

表4、5:作者繪制;

表6:作者基于參考文獻[20-27]繪制。

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