同济大学是中国最早提出绿色校园理念并开展绿色校园建设的大学之一。2003年在全国率先正式提出创建“节约型校园”,2007 年开始作为我国绿色校园的示范单位,一直引领国内绿色校园建设。同济大学把推进“环境友好、资源节约、发展和谐的学习型校园”纳入校园文化建设体系,从宣传教育、制度管理、科学研究、建筑节能等方面入手,坚持阶段性活动与建立长效机制相结合, 建立了科技节能、管理节能和节约育人三位一体的节约型校园建设体系,先后建成了一批具有标志性、示范性的绿色低碳项目,产生了显著的经济和社会效益,引起了国内外的广泛关注和积极反响。
左图:同济大学节约型校园建设技术集成及示范获得教育部科技进步一等奖
右图:同济大学四平路校区校园从东北角鸟瞰
同济大学四平路校区建筑节能示范项目位置示意图
1. 既有建筑绿色低碳改造
1) 文远楼
作为上海市市级保护建筑,被冠以 “现代主义建筑在中国的第一栋”、“我国最早的也是唯一的包豪风格建筑”等称号。同济大学对文远楼进行的内部空间更新与生态节能改造严格遵循了保护修缮原则,在不改变文远楼结构体系的情况下,恢复其本来面貌,并对建筑内部进行生态节能改造。文远楼主要采用了地源热泵、内保温系统、节能窗及LOW-E玻璃、太阳能发电、雨水收集、LED节能灯具、屋顶花园、内遮阳系统、智能化控制、冷辐射吊顶与多元通风、节能实验室相变墙体应用等十余项低碳节能技术。文远楼生态节能改造项目的成功,为历史建筑的节能改造提供了重要的参考依据。
文远楼 雨水收集系统图
室内节能照明灯具 地源热泵、通风系统示意
2) 大礼堂
同济大学大礼堂建造时的功能是饭厅兼礼堂,基于历史建筑保护的原则,改进了原来材料施工的不完善之处,同时针对其建筑大空间的特征及使用条件和自然条件,探索实践了相应的被动式及主动式建筑节能技术,实现综合节能率超过65%。该建筑的屋顶采用了礼堂顶部结构单元的开窗形式,因为热空气上升、冷空气下降的原理,保留下的礼堂屋顶侧窗形成了一个自然通风系统,使大礼堂在春季和秋季时期可使用自然通风。大礼堂还采用了地源新风送风系统和开空调信封预冷预热技术,充分利用地热和热交换原理,降低空调能耗。
大礼堂外观 大礼堂内部空间
大礼堂改造前后
3) 图书馆
同济大学图书馆新加建的两层楼的阅览室朝西的玻璃幕墙外侧设置了可旋转的金属遮阳板。其不仅能有效防止西晒,阻挡太阳辐热量,并且防止了阳光直射,使阅览室内自然光照柔和且不产生炫光,有效减少了光污染对校园产生的影响。通廊顶篷由玻璃组成,建筑师在下方安装了打孔遮阳钢板,避免整个走廊因为前后和上部的过度通透造成温度过高,又兼顾采光作用。
同济大学图书馆
可旋转金属遮阳板 内部遮阳效果良好
4) 巴士一汽停车库改造
汽车一场四平路停车库于1999年建成,面积超过4万m2,可停放千辆公交,曾是上海市区最大的立体公交停车场。上海高校布局调整后,汽车一场四平路停车库地块与同济大学沪东校区置换,划归同济大学所有。同济大学在第二个百年开始之际,延续原“汽车一场”产业建筑生命价值,在尊重区域发展脉络的前提下,实现“汽车一场”的创意转型——“上海国际设计一场”。
建筑师基于可持续能源开发和低碳理念,在老建筑立面水平遮阳和新建建筑立面竖向遮阳部位采用新型的建筑材料。建筑师用透光率20%的灰色薄膜非晶硅太阳能电池板替代传统遮阳材料,实现美观、遮阳和发电功能的多重复合。屋顶部分根据太阳最佳高度角,阵列排布单晶硅和多晶硅太阳能光伏板,总高峰发电量可达680kwh。通过连续韵律的生长同屋顶保持视觉整体性,体现光伏建筑一体化设计的新理念。在延续老建筑生命力的同时,完善其价值,激发城市发展中的可持续环境意识。
设计一场 光伏建筑一体化
5) 建筑与城市规划学院基础教学楼
该建筑的改造设计是老建筑再利用、再思考及再建造的一次实践,设计尊重原有建筑,以环境策略重新组织建筑的内部空间与外部空间,只用短短的5个月时间就实现了平和转身。D楼的外墙系统是此次建筑改造并实现平和转身的一大亮点。
外墙系统的改造包含两个层次:第一层次是在保留原有建筑立面形式、细部和窗洞的基础上在墙体外加设一层25mm厚XPS挤塑聚苯外墙保温板,并选用断热铝合金窗框,6+12A+6LOW-E双层中空玻璃替代了原来的普通钢窗,基本达到外墙保温隔热的要求;第二层次是在外墙上加设一道多功能的可开闭的金属板(外遮阳),既成为D楼实现生态化节能改造的重要措施,又实现了形式的多样性和时代感。在金属外墙板的设计中,形式的背后更蕴含了以气候响应为目标的生态节能的考虑。金属活动外墙板系统可以针对不同的日常气候环境和内部活动需求,便捷地调控太阳的辐射热量在夏季,该系统全部关闭,太阳辐射热大部在金属活动外墙板表面被反射或吸收,只有少部分通过板面孔洞到达建筑表面。经测算,金属活动外墙板可以降低建筑表面75%的太阳直接辐射热,大大降低了空调负荷,节能效果显著。而在冬季,该系统可以灵活开启,以获取更多太阳辐射热。同时,金属活动外墙板系统有助于引导和调节自然风。在大风天气,将北面朝向主导风向的墙板关闭,可以起到挡风的作用。在闷热天气,将墙板开启,可加强通风。此外,金属板与外墙之间的空隙形成了良好的通风渠道,可以带走金属板本身在吸收太阳辐射后产生的热量,达到降温的效果。
建筑与城市规划学院基础教学楼
6) 旭日楼
旭日楼在生态化改造中深度融合传统工艺与现代节能技术。其外墙采用"青砖-聚苯乙烯保温层-砌砖"复合结构,既保留传统建筑风貌又提升墙体热工性能;屋面系统创新整合木条承重层、挤塑苯板保温层与油毡防水层,配合平瓦饰面形成多重防护体系。建筑能源系统采用地源热泵技术耦合毛细管平面辐射空调,配合独立新风系统构建起"低能耗、高舒适度"的室内环境调控体系,充分体现了低碳建筑更新中对历史肌理保护与可持续技术集成的双重追求。
地源热泵+毛细管平面辐射空调+独立新风系统原理图 旭日楼生态节能更新设计草图
旭日楼
7) 学生浴室节能改造
2012年,同济大学完成了学生公共浴室的改造,先后使用了太阳能供热水系统、电蓄热锅炉、中水处理和回用系统、洗浴废水热回收利用系统、IC卡使用系统等一系列有效节能设备,真正做到了“小投资、大收益”,有的技术在投入使用后短短4个月内就收回了成本。完成改造后,污水源热泵系统每天可以制造100吨热水,达到浴室全天热水需求量的1/3以上,夏天几乎可以不启用锅炉;“中水回用”技术将浴室带有余温的洗浴废水,导入热交换池“温暖”自来水流过的铜制水管表面,管内净水温度可因此提高3~5℃,一年可节约燃油费10多万元;洗浴废水从热交换池流出后,进入污水处理站,经过技术处理后,可用于校内绿化植物灌溉。校园灌水100%来自于非自然水源,一年可节约10万吨自来水。
随学校学生宿舍功能提升改造,浴室逐步都进入了学生宿舍楼内部,原来公共大浴室退出历史舞台,原来的浴室太阳能热利用、热回收等技术目前已经停用,等待将来注入新的功能。
2. 新建工程应用绿色低碳技术
1) 衷和楼
衷和楼从建筑设计到结构设计、节能、环保等方面的考虑,融合了同济大学相关学科领域教学、科研的最新成果,是学科综合优势的集中体现和展示,反映了当代国际建筑设计的最先进理念和未来趋势。衷和楼采用变频等自控方式对空调系统进行能量调节,使空调系统随建筑物负荷变化选择最经济的运行方式;新风和排风采用全热交换器进行能量交换以利于能量回收;应用冰蓄冷系统,利用晚间较低电价蓄冰,白天化冰供冷,具有宏观节能和环保的社会效益;满足公共建筑节能标准的通透LOW-E中空玻璃幕墙和数字化的窗墙表皮,勾勒出同济大学百年史上的华彩乐章。
衷和楼建筑中部有一个贯穿整栋楼的中庭,在这个中庭的周围以螺旋型上升布置着七个小中庭,在大中庭的顶部设计了8扇电动启闭的自然通风窗和四台风量为4090m3/h·台的机械通风风机,每个小中庭的底部均设置了多扇可开启外窗。夏季夜晚,可利用机械排风风机在整栋大楼形成一个自下而上的自然通风效果,充分利用晚间的自然冷却效果将夜间空气具有的冷量储存在建筑内,以降低白天空调的冷负荷;同时也可利用机械通风进一步排除集聚在大中庭顶部的热负荷,降低空调的运行能耗。春秋季节可利用顶部的自然通风窗来达到夜间通风的效果。
衷和楼设置“光伞”系统,将自然景致、阳光、通风引入地下停车空间。自然光线照射到高反射率的“光伞”表面散射到车库天花,再漫射到车库,增加自然采光范围,减少人工照明。“光伞”地面部分也成为广场别致的景观。
衷和楼 衷和楼立面
中庭空间塑造 中庭竖向分析
“光伞”地面部分 “光伞”地下部分
2) 校园照明
同济大学校园大草坪采用各种节能灯具,同普通灯具相比,节能20%左右。校内路灯基本使用同济开发的路灯节能器,路灯被设定为每天开启5小时,后半夜部分路灯自动关闭,每天可以节约到原来一半的用电量。经测算,一年可以节约用电45000多度。
校园夜景
3) 生态湿地
同济大学在河道旁边建立了大片湿地,地面下铺设吸附性填料,上面加泥土,种上绿色植物。对公共浴室的污水进行过滤净化,作为景观河道的部分水源,从而保证资源的持续利用。人工湿地也是学校科普与节能教育地之一。
景观河畔湿地 湿地旁的三好坞景观河
1. 自主开发“校园节能监管系统”
作为全国节约型校园建设重点示范高校之一,同济大学自主开发了“校园节能监管系统”,构建校园建筑节能监测平台系统、建筑能耗统计系统和能源审计系统平台。通过实时采集、远程监测各栋大楼内水、电、燃气等各类能耗数据,并针对已发现的不合理能源使用情况,提出相应的整改意见,该平台提升了校园能效管理水平,挖掘了节能潜力,并与绿色校园文化建设、可持续发展学科创新、为社会提供科技服务相结合,取得了较为显著的经济、社会和环境效益,发挥了引领示范作用。该平台中建筑全年动态能耗预测模型的嵌入、外部标准气象数据的接口开发、校园建筑地理信息与能耗数据导航等技术方面具有创新性。
同济大学绿色建筑及新能源研究中心定期举办校园节能监管平台系列培训活动。为学校能源管理职能部门的人员全面介绍校园节能监管平台建设的背景与目的、构架和功能,分析讲解我国高校目前监管平台的发展动态、当前我校节能监管平台发展状况和面临的挑战,进一步发挥我校自主研发的校园节能平台在“提升节能管理、支撑科研教学、形成绿色文化、扩大社会影响”的多项功能,让平台真正移交到管理部门,更有成效地开展校园节能监管工作。
2. 牵头开发国内首个高等学校校园碳排放核算平台
同济大学牵头开发了“高等学校校园碳排放核算平台”,面向国内高校提供开放、免费服务。这为大学校园碳排放核算提供了便捷、实用的工具平台,为高校打造校园碳管的数字底座、推进国家“双碳”战略发挥重要作用。
该平台由同济大学谭洪卫教授课题组领衔开发,界定了校园碳核算的边界范围,规范、统一了碳核算清单及数据的录入格式,建立了碳排放核算方法及相关碳排放因子数据库。同时,以此平台作为重要的支撑工具,同济大学牵头编制了我国《高等学校校园碳排放核算及评价方法》团体标准。
2002年5月,联合国环境规划署与同济大学携手,在同济大学共同成立环境与可持续发展学院(IESD),共同致力于将其建设成为联合国环境规划署在亚太地区,特别是发展中国家,开展环境与可持续发展教育、科学研究、培训和对外交流的重要基地。这也是环境署在世界上与大学开展合作的唯一实体。
可持续发展教育的国际硕士项目、博士项目相继启动,国际生源逐年增加,学生来源日益多元化,从IESD学成毕业的学子活跃在各国政府、高校以及世界银行、联合国开发计划署等国际组织,在努力实现学术研究国际化的同时,为世界特别是“一带一路”国家培养环境与可持续发展领域具有全球视野的青年人才。
IESD学位教育与短期培训并举。每年举办的“亚太地区环境与可持续发展未来领导人研修班”已成为品牌培训项目,培养的学员主要是来自环境规划署及亚太地区政府、民间机构和私营企业的年轻领导人和未来领导人,同时也面向国内环境官员开展可持续发展专业培训。
“可持续发展的教育”还面向同济大学全校辐射,向各学科专业学生传播“可持续发展”理念,激发青年学子由衷的社会责任感,激励他们有志于为当前人类共同面临着的能源和环境问题寻求绿色解决方案。IESD面向全校本科生开设跨学科公共选修课《可持续发展与未来》和可持续发展的微专业;面向全校研究生开设了跨学科的“可持续发展”辅修专业项目,专业方向包括“绿色经济”“绿色交通规划”“海洋资源与可持续发展”等10个方向。为加强可持续发展研究,同济大学还招收培养“可持续发展学科交叉”博士研究生,实行跨学科“双导师”制,推进可持续发展的相关研究。
同济大学集结并引领全球大学,推动可持续发展理念在高等教育中更深入传播。2010年,由联合国环境规划署和同济大学共同发起的“全球环境与可持续发展大学合作联盟”(GUPES),在联合国环境规划署总部成立。2019年,GUPES升级为联合国青年与教育联盟(YEA!),由同济大学担任联合主席单位。同济大学在打造环境创新人才高地的同时,带动联盟中外高校共同培养全球环境治理人才,推动可持续发展理念在全球高等教育体系中的深入传播,让可持续发展在高等教育体系中扎根,让教育成为可持续发展变革的引擎。
IESD毕业典礼合影
1. 长期与联合国环境规划署保持密切合作
同济大学是全球与联合国环境规划署合作最为密切的高校之一。为加强全球环境和可持续发展领域的科学研究和人才培养,2002年,联合国环境规划署和同济大学共同签署《建立“联合国环境规划署—同济大学环境与可持续发展学院”合作协议》。2007年,在同济大学百年校庆期间,联合国环境规划署与同济大学共同签署校级框架合作协议。此后,双方分别于2012年和2016年续签框架合作协议,并于2020年签署“同济大学-联合国环境规划署合作伙伴计划”专项协议。2022年,同济大学与联合国环境规划署签署新一轮合作备忘录。
20年来,同济大学与联合国环境规划署取得了卓有成效的合作成果。同济大学充分发挥学科优势和国际化特色,持续深化与联合国环境规划署的交流与合作,引领带动国内外更多高校和科研机构参与相关合作,为示范引领长三角地区、全国乃至全球的绿色可持续发展贡献更多智慧与力量。
2. 举行绿色校园国际论坛
同济大学积极交流国内外绿色校园建设成果经验,共同研讨绿色校园纵深发展之路。2014年7月由中国绿色大学联盟联合国际绿色校园联盟、中国教育后勤协会能源管理专业委员会共同主办,以“绿色校园与高等教育可持续发展”为主题的“中国绿色大学联盟大会暨绿色校园国际论坛”,在同济大学举行,来自加拿大、美国、日本及中国大陆、香港地区的100多名代表与会,分享各自绿色校园建设的最新实践与思考。会议期间,中国绿色大学联盟与北美可持续发展大学联盟签署合作交流协议;《中国绿色校园成果展》在同济大学四平路校区综合楼揭幕;与会者还考察了同济大学、浙江大学、江南大学三所高校绿色校园建设成果。
2024年6月在上海世界城市日协调中心、全球青年可持续发展联盟(Global Youth Sustainable Development Alliance, YEA)、中国建筑节能协会绿色大学工作委员会(China Green University Network, CGUN)、亚太区绿色校园联盟(Asian Sustainable Campus Network, ASCN)、北京绿色未来环境基金会的指导和支持下,在同济大学举办“近零碳校园论坛”,搭建交流与分享平台。论坛期间还举办了ASCN年度理事会。
近零碳校园论坛暨ASCN年度大会
3. 长三角可持续发展大学联盟
2021年,由同济大学提议,“华东八校”共同发起组建的“长三角可持续发展大学联盟”(简称“大学联盟”)成立。联盟发挥了长三角高校优质资源的优势,服务长三角高质量一体化可持续发展,发布了《促进碳达峰碳中和高校行动倡议》。联盟每年将定期举行大学联盟校长联席会议,促进各高校职能部门、学科和院系的对接与合作。鼓励成员单位间开展多种方式的合作,并建立项目合作平台,吸引优势资源合作共赢。
1. 碳足迹计算推广和信息公开
绿色校园的建设不仅仅是改善各种硬件设施,更重要的是让全校师生形成低碳意识、养成低碳行为。2009年,同济大学开始推广碳足迹计算器和公布个人碳排放信息。学生可自己登陆碳足迹调查的网站,输入自己的各项耗能指标,如:学生寝室的电耗与水耗,系统会计算出其碳排放量,让学生了解自己的能源消费会造成多少的碳排放;并且公布个人碳排放信息,在学生间形成减少碳排放的群体压力,促使其行为方式的转变。
2. 多层次节能科教活动
同济大学建立起多层次节能科教基地,开放示范技术、普及节能科技、提高节约意识、支持和引导学生参与节能主题活动。校园中涌现出“节水节电周”、“节粮周”、“绿色环保周”等一系列学生主题活动。学生自主开展校园节能督察工作的组织,成立“节能督察队”,监督校园内水、电等能源的利用并防止房费行为,融日常节能督察与自我教育于一体。
2007年图书馆与物业管理部门共同制定出台了《同济大学图书馆节能管理细则》,包括空调、阅览室照明、安全通道和走廊照明、地下室除湿机、电梯、南北裙房、地下书库照明的节能管理等。细则执行一年之后,图书馆的耗电量有了明显降低,图书馆内已形成节能的共识。
3. 废弃物再利用
同济大学开展以垃圾分类与回收利用为主题的一系列活动。活动覆盖四平路校区和嘉定校区,宣传垃圾分类的重要性,通过线上科普、线下趣味互动、宿舍内宣传等多种形式,在校园内弘扬可持续发展理念。
垃圾分类宣传活动进宿舍
同济大学将校园废旧自行车翻新再利用。一直以来,高校校园内普遍存在废旧自行车长期闲置、破旧损坏、无人使用现象,由此挤占校园公共空间,影响校园道路交通。同济大学将校园内废旧、无主,经法定程序公示后无人认领的自行车资源进行整合、翻新,变身为“校园公益自行车”,免费借给师生校内使用,推动校园师生绿色出行。
校园废旧自行车翻新再利用