双碳视角下校园待激活区域公共空间改造策略研究

摘要：随着“双碳”目标的提出，高校作为绿色转型的重要阵地，亟需通过公共空间改造平衡功能需求与低碳发展。本研究以华北理工大学待激活区域为例，针对其空间利用率低、碳排放高等问题，提出“功能活化-技术降碳-行为协同”三位一体的改造策略。通过文献调研、问卷调查与实地测量，划分社交区、展览区与生态区，增设太阳能充电椅与光伏太阳能发电板、风力路灯及雨水收集系统，结合再生混凝土与路径优化设计以实现待激活区域的区域碳中和为高校公共空间绿色转型提供可复制的技术路径与实践范本，兼具生态效益与社会示范价值。

关键词：双碳目标；校园公共空间；空间活化；低碳

一、研究背景及价值

2020年我国提出“碳达峰、碳中和”目标，要求各领域加速绿色转型。高校作为人才培养与科技创新的核心阵地，应积极响应国家号召，助力早日实现“碳达峰、碳中和”目标。

本研究以双碳目标为导向，通过空间改造实现三重目标，生态价值目标：提升校园碳汇能力，降低区域碳排放；社会价值目标：激活校园空间活力，增强师生归属感；示范价值目标：形成可复制的校园低碳改造范式，为大学校园双碳转型提供有力参考。

二、现状分析

2.1 现实问题

高校公共空间普遍存在两大矛盾：功能矛盾体现为大量边缘区域（闲置绿地、废弃广场等）使用率不足30%，难以满足师生社交休憩需求；环境矛盾源于传统设施高能耗与材料不可持续，制约双碳转型进程。

2.2待激活区域特征

待激活空间现状：草地广布、树木稀疏，休憩点少，缺低碳环保与雨水利用设施，无照明系统，利用率低近乎废弃 。

对现有空间区域碳排放进行测算，明确现有区域为37.790米乘79.360米的区域，区域总面积为37.790*79.360=2999平方米，近似为3000平方米；明确碳排放源类型分为直接排放与间接排放两类，直接排放界定为区域内化石燃料燃烧，间接排放界定为外购电力的消耗。

经实地考察，该区域无化石能源消耗设施，直接碳排放量为 0，间接碳排放源于12 座照明路灯消耗的外购电力。该路灯为功率30W，电压220V的照明路灯，外购电力消耗计算如下：

碳排放计算：采用中国电网的平均碳排放因子（0.581kg CO₂e/kWh）

故该区域间接碳排放量为0.916吨二氧化碳每年。

2.3 核心矛盾总结

通过实地考察与问卷调查研究，该区域校园空间的改造核心矛盾点如下：

1、功能需求与供给错位：共计82%的问卷受访者希望增设休憩座椅与绿植，

其中休憩座椅设施占比44%，绿色植被占比38%，但现有设施无法满足；

2、低碳技术应用不足：经过测算，该区域可再生能源占比低于5%，雨水资源利用率不足20%；

3、空间设计缺乏引导性：路径规划混乱，未能鼓励低碳行为（如步行、交流），景观规划过少。

三、改造策略

3.1 功能活化：提升空间复合性

经多元场景融合规划三区：社交区设灵活设施，以太阳能充电椅整合充电、休憩功能，满足多元需求、提升利用率；展览区配风力路灯、雨水收集器，设流浪动物喂食与庇护区；生态区植入景观绿植，提升植被覆盖率 。

3.2 低碳技术：降低全周期碳排放

通过低碳设施的引入，降低区域碳排放：

1、采用再生混凝土替换原有建材，其生产比传统混凝土更节能，预计降低碳排放 35%。

2、搭建可再生能源系统，增设 20㎡集成光伏板及太阳能充电椅，转化效率 18%，日发电量约 17.8kWh；增设 0.5kW 水平轴风机的风力路灯，年减排二氧化碳 210kg；增设 600L 雨水收集器，结合滴灌系统，节水率预计达 60%。

3.3 行为引导：塑造低碳文化

通过动线重塑，以曲线步道替代直线布局串联三区，路径迂回设计使停留时长预计提升15%-20%，沿途设置休憩节点（木平台、景观座椅）促进师生互动；同步植入视觉引导系统（地面碳足迹标识+绿植墙低碳展板），通过视觉刺激深化环保认知。

四、设计案例：华北理工大学校园改造实践

4.1 改造前分析

改造前区域植被覆盖率仅10%，以单一草坪为主，缺乏植物多样性及雨水花园设计，致生态固碳能力弱且雨水利用率不足20%；无太阳能等可再生能源设施，难达区域碳中和。

4.2 改造方案

通过功能活化提升空间复合性，划分社交休憩、展览、生态三区。社交休憩区增设含太阳能板的可充电休息椅，设风力路灯实现电力照明自给，设 600L 雨水收集器用于植被灌溉与动物小屋供水。采用绿色建材替换原有建材，降低建筑废料环境影响。重新设计区域规划，优化步行路径，促进师生与自然交流，增强环保意识。区域平面设计图如下：

区域实景渲染图如下：

4.3气象与能源分析

曹妃甸区根据1957-2018 年气象统计数据，年平均降水量549.2mm；平均日照小时数2518.5h，年日照百分率在60%—75%，年辐射总量在500-800 kJ/cm²，本文取平均值650kJ/cm² ;并且据曹妃甸地区1月份—12月份的风级天数显示，3级-4级和4级-5级风级的总天数276天，占总天数的75.6%，3级-4级风级每月天数均超过15天的就有10个月，故本文取平均风力为四级计算。

4.4预期效益

改造后空间利用率增加至68%，直接排放量由于并未增设化石燃料设施，依旧为0，间接碳排放在增设可再生能源设施后也减少至0，完成区域碳中和目标，并创造电力19114.42kWh每年。

具体计算如下：

1、太阳能板（20㎡）电力产能

故增设太阳能板（20㎡）可创造电力6500，02kWh每年，减少碳排放3.7吨每年。

2、计算风力发电路灯18个，发电功率0.5kW的电力产能

曹妃甸平均风力为四级，根据蒲福风力等级表，四级风对应的风速范围在5.5米每秒到8米每秒之间，本研究取中间值 6.75 m/s 作为平均风速，在6.75 m/s的风速下，发电功率为额定功率的40%，则：

在风力平均为四级的风力下，引入容量系数0.4计算发电量：

故增设18个风力发电路灯可创造电力12614.4kWh每年，减少碳排放7.329吨每年。

综上，得出指标对比表如下：

五、结论与展望

5.1 研究结论

本研究以华北理工大学待激活公共空间为实证对象，提出“功能活化-技术降碳-行为协同”三位一体的改造策略，验证了双碳目标下校园公共空间改造的可行性与有效性，主要结论如下：

1、功能活化是空间改造的核心：通过划分社交区、展览区与生态区，嵌入模块化设施（如太阳能充电椅、雨水收集系统），空间使用率从28%提升至68%，师生停留时间显著延长，充分满足多元化需求。

2、技术降碳需因地制宜：结合曹妃甸地区光照（年辐射量650 kJ/cm²）与风能资源（年均四级风力），集成20㎡太阳能板与18台风力路灯，年发电量达19，114.42 kWh，减少碳排放11.109吨，实现区域碳中和。

3、行为引导强化低碳文化：通过步道设计及互动装置，激发师生环保意识，问卷反馈显示83%受访者认为预期改造后空间更具吸引力，大幅提升低碳行为参与度。

5.2 未来展望与社会价值

基于本研究成果，未来可以通过进行技术深化与标准化推广，结合动态监测与智能优化，物联网能耗管理平台、AI能源分配算法等进一步提升改造效能，推动京津冀高校协同共建“低碳校园联盟”。为区域碳中和提供可复制的技术模板，助力国家“双碳”战略从政策层面向基层实践渗透；

同时通过进行技术创新与生态教育实践，探索再生混凝土、垂直绿化等新技术应用，结合曹妃甸地区丰富的风能与光照资源，打造“产-学-研”一体的生态教育基地。将改造后的空间转化为师生参与低碳实践的活教材，推动绿色生活方式从校园向社区辐射，最终实现“空间赋能低碳转型、文化浸润社会共识”的双重目标。

作者简介：

通讯作者：

冯舒（1996—）；民族：满族；性别：女；籍贯：河北省唐山市；学历：硕士研究生

研究方向为环境设计

第一作者：

姓名：张亦弛（2002-12-18）；民族：汉族；性别：男；籍贯：陕西省咸阳市；学历：本科

第二作者：

姓名：倪效琪（2004-4-15）；民族：汉族；性别：男；籍贯：陕西省渭南市；学历：本科

第三作者：

姓名：王梦涵（2004-10-3）；民族：汉族；性别：男；籍贯：河北省邢台市；学历：本科

基金：2024年河北省华北理工大学大学生创新创业训练项目“双碳视角下校园待激活区域公共空间改造”（项目编号X2024041）