经历

碳中和达成！加州大学默塞德分校的可持续性设计

加州大学默塞德分校已成为美国第一所实现碳中和的大学

2021年05月18日

话题

可持续性设计, 气候行动, 脱碳

区区四年时间，加州大学默塞德分校（UC Merced）的校园规模翻了一番，还提前实现了净零碳排放的目标，但她当然不会止步于此。

如果你曾经有机会从洛杉矶沿五号（州际）公路驾车到旧金山——在惊叹于这条完全笔直公路两边开阔的视野和的广袤农场的同时，你一定会对加州农业心脏地带的圣华金河谷（San Joaquin Valley）附近一望无垠的美西风光留下过深刻印象。

图片版权 © Dave Burk | SOM

加州中央山谷地带绵延450英里（约724公里），这里也是世界上最高产的农业种植区之一。曾几何时，延续了几代人的时间，硅谷一直是农业的代名词——这里出产的水果和蔬菜占全国产量的三分之一，还有产量惊人的牛奶、橄榄油、大米和坚果（加州的杏仁产量占全球的八成以上）。

长期以来，大自然的慷慨馈赠一直支撑着加州作为全美经济龙头的地位。但直到最近，圣华金谷还没有一所一流大学进驻。

加州大学默塞德分校的出现改变了这一切。为了满足日益增长的高等教育需求，加州大学在这里建设的最新校园在过去四年内几乎扩大了一倍——这是一个以可持续性为核心的，雄心勃勃的校园扩建计划所取得的斐然成绩。

学校的生源来自加州各地，其中约有三分之一的学生来自于本地（如果不来默塞德分校上学，这些学生应该都会去圣华金谷之外的地方寻找机会）。

沐浴在加州夕阳下的加州大学默塞德分校的越野跑小组 © Dave Burk | SOM

从2005年开始，当第一名本科生来到校园报到时，大学就已经在履行使命，为学生有公平机会享有加州闻名遐迩的高等教育而努力：在加州大学的所有分校中，默塞德的学生群体中有很大比例来自于少数族裔和低收入家庭。

学生中有一半以上是拉丁裔，有些则是农场雇工的子女。令人惊讶的是，其中有75%的学生是家里的第一名大学生。

要安顿这些学生，该校的《默塞德2020年项目》包括了11座新楼的建设——其中包括学生宿舍、教室和教学空间等—— 所有建筑都获得了LEED白金认证。

加州大学默塞德分校已成为美国第一所实现碳中和的大学 © Dave Burk | SOM

建设项目将招生规模扩大到了10,000人。到2018年，加州大学默塞德分校已成为美国第一所实现碳中和的大学，比本已颇具野心的计划还提前了两年。

“可持续性是我们在校园里的生活方式，但同时我们也是研究型大学中的佼佼者，”加州大学默塞德分校慈善与战略合作伙伴关系、对外事务和战略传播副校长Ed Klotzbier表示。

“无论你关注的是气候变化、水资源保护、土壤侵蚀还是森林火灾——这些都是我们一流研究人员正在研究的问题。而且因为我们是一所比较小的学校，我们的本科生也可以在这些领域从事研究工作。”

简而言之，如果你想看加州未来的样子，你大可跳过硅谷直接来到内陆——到这个没那么出名的山谷——造访一所仅仅在20年前都还没诞生的大学，这里多样化的生源构成和加州这个美国人口最多和最多元化的州也有得一拼。

加州大学默塞德分校的所有建筑都获得了LEED白金认证 © Dave Burk | SOM

那么，这所前途无量的大学究竟是用什么方法，实现比其它大学更激进的可持续性目标的？

以可持续性为设计初心

SOM 设计合伙人Michael Duncan几乎从加州大学默塞德分校的立项之初就参与了学校的设计和规划工作。1995年，学校获得了优诗美地湖公园（Lake Yosemite Park）附近的一个地块，距离市中心约7英里（约11.27公里）。

“我记得初访项目场地时，那里什么也没有——只有一间高尔夫小屋和一群飞来飞去的燕子，”Michael Duncan表示：“默塞德分校有机会做一些其它加州大学分校做不到的事情：他们可以从零开始，为加州未来的校园设定一个新的标杆。”

图片版权 © Dave Burk | SOM

项目伊始，这个新目标就是由环境绩效来确定的。大学的创始校长Carol Tomlinson-Keasey描述了一个清晰的愿景：加州大学默塞德分校重新定义了一所21世纪的研究型大学的应有模样。所以制定了一个激进的时间表来实现这一愿望和应对我们这个时代最紧迫的环境挑战。

从大学的设计、建设和运营开始，环境管理将渗透到大学的各个方面。除了减少碳排放，这所大学还将目光放在“三重净零排放”（Triple Net Zero）上：最终结果是生产与消耗的电力持平，零垃圾填埋，并实现“气候中和”（Climate Neutrality）的目标。

“我们都围绕这个初衷团结一致，可持续性将成为校园的一张名片，”SOM 合伙人Carrie Byles表示。她已与许多和Michael Duncan这样的人为这个目标奋斗了近20年，参与了校园开发的各个阶段。

为校园定义未来

SOM 获选为校园设计初步的总体规划，并在2002年完成设计。SOM 与当时羽翼未丰的大学合作，为校园定义未来的面貌。

项目团队设计了首批建筑，并制定了一套设计指导方针，随着校园的成长，明确了统一的设计语言——并致力于为地区创建一个具备真实感的原创地点。

Michael Duncan还表示：“当你开车穿越中央山谷时，映入眼帘的有谷仓、令人印象深刻的高大建筑，还有波纹质感的，金属制成的大型农用棚屋。你可以看到一个表达结构美感的建筑和数种颜色组成的，调色板般多彩的建筑材料。”

这种简约的建筑形态受到了山谷农业建筑语言的启发，与可持续性设计有着密切关系。

加州大学默塞德分校的大部分建筑都采用了被动式设计策略来降低能耗：突出的遮阳板、巨大的悬垂结构，建筑的朝向为内部空间遮蔽阳光，露天的拱廊为聚集的学生提供阴凉场所。

通过简约的建材和朴素的表面，比如浇筑的混凝土和波纹金属，设计语言用事实纠正了常见的误解：展示了可持续性设计是可以具有丰富质感和满足审美需要的——重要的是，这种设计也贵不了多少。

加州大学默塞德分校的中央工厂 © Tim Griffith | SOM

从一砖一瓦开始规划基础设施，设计团队在中央工厂（Central Plant）上发现了一个重要机会，这个工厂为校园供电和供水，是加州大学默塞德分校能源系统的核心建筑。它有一个200万加仑的热水箱系统，可以有效担任水的储存和冷却工作。

同类设施通常是在不起眼的角落隐藏着的，而这座工厂却位于校园的中心地带。工厂建筑有一个打孔的金属立面，能显示其内部的工作状况。这样的设计完全是有意而为之。

“我们认为这座工厂能成为教学的工具，”Michael Duncan表示，“从机械性能表现的角度来说，我们想让学生看看内部的机械构造。这才是大学学习的精髓所在。”

为增长而设计

SOM 设计的Leo and Dottie Kolligian图书馆是校园内的首座学术类建筑，起先容纳了各种功能：教学办公室、行政管理、信息技术、教室和学生服务处。

随着更多建筑的出现，并在校园中扮演着不同角色，图书馆的角色经历了无缝转换并得到了重新配置，其中学习和研究的专用区域得到了扩大。

在EHDD设计的科学与工程大楼的拱廊之下，可以透过庭院看到Kolligian图书馆 © Cesar Rubio

Kolligian图书馆，由SOM与Fernau + Hartman Architects建筑事务所联合设计 © Cesar Rubio

校园开发第一阶段的建筑由不同的事务所设计，所有设计均遵循 SOM 制定的指导方针。

在短短几年里，一个繁荣的社区已在显露雏形。从2005年开始，加州大学默塞德分校逐步建成了新的学术和居住建筑。2009年，在第一届学生的毕业典礼上，当时的第一夫人米歇尔·奥巴马（Michelle Obama）还发表了激动人心的开场演讲。

若干年后，默塞德分校迎来了一个颇具戏剧性的转折点——宣布加快校园发展的脚步：到2020年，校园规模增加了近一倍，容纳近两倍的学生，并将大学对可持续性和气候行动的承诺提升至一个新的水平。

共铸可持续性设计影响力

耗资12亿美元的默塞德2020项目（Merced 2020 Project）在规模上是史无前例的。据该校介绍，这是迄今为止建成最大的社会基础设施项目。

在短短四年时间里，有11座建筑在校园里拔地而起——这在高等教育届是闻所未闻的工程速度——这也是一个公私合营（即所谓的P3）合作关系如何使重大基础设施投资成为可能，在创纪录的时间里获得融资直到交付使用的成功范例。

图片版权 © Dave Burk | SOM

SOM 与开发商Plenary Properties Merced和建筑工程承包商Webcor合作，赢得了“默塞德2020”的项目设计竞赛，也为这所大学的重生赢得了机会。如此规模的项目为推进学校的环保目标创造了一个非同寻常的机遇。

“多年前，当我们在设计第一个总体规划时，可持续性并不像今天这样是行业内炙手可热的话题。而加州大学默塞德分校则走在了时代前沿。”

Michael Duncan表示：“这所大学已经是全国最具可持续性的大学，大学所作的承诺得到了兑现。那么，怎样才能让校园规模再翻一番，让她继续飞速前进呢？”

规模效应

这个项目的巨大规模和雄心，和在短时间内建成的多座建筑，都呈现了她与生俱来的优势。“让单个建筑具有可持续的特性是一回事，”Byles表示，“但当你站在整个区域的角度上看问题时，可以做的事情更多，比如可分担的负荷，你可以通过地区和中央设施提高能源和水的利用效率。”

更重要的是，基础工作都已准备就绪。设计团队能将新开发的项目与第一阶段创建的中央工厂、太阳能电网和其它高效的基础设施连接起来。

图片版权 © SOM

这个规模巨大的项目也让设计团队思考“大学想要创造的社会和学术环境”这样的更大问题。

在开阔的山谷中，除了可建造的空间之外什么都没有——但是加州大学默塞德分校并没有向郊区扩张，而是在更都市化校园的形态中培养自身的活力。

Duncan还表示，拥有来自两个“世界”的最大优势都是总体规划的一部分。四五层的建筑比方圆几英里内的任何建筑都要高，在校园的中心地带创造了一种徜徉在“城市街道中的体验”——但根植于一种独属于山谷的本地感，同时可欣赏四周及远处的壮丽景色。

建筑群集中于一处，成为密度更高的区域，而自然区域，比如校园附近的湿地，仍保持开放并继续受到保护，不受工程开发的侵蚀。

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这些自然保留区域是理想的户外实验基地。副校长Ed Klotzbier表示：“事实上很多课是在‘默塞德池塘和草原保护区’（Merced Vernal Pools and Grassland Reserve）的户外进行的。同学们在校门口集合，到草原上进行实地调研。”

校园规划策略的另一个独特之处是，加州大学默塞德分校的每一座新建筑都有多种用途。从宿舍楼到研究设施，每座建筑都有用作教室的楼层。

作为 SOM 的设计合伙人和建筑师，Leo Chow参与了其中几座建筑的设计工作，他描述了这种设计方法的内在逻辑：“宿舍楼内的教室可用于学习，也可以用于傍晚的瑜伽课。”

教室被赋予了另一个角色。而这种方式也有助在校园各处形成一种社区感。“虽然大多数高等教育的资本项目都是为满足特定和迫切的需求而建造的，但加州大学默塞德分校所采用的‘多建筑同时建造’的方式使更动态的建筑组合成为可能。

默塞德2020项目见证了The Pavilion的建设过程。The Pavilion原本是一个餐厅，但很快就成为校园里颇受欢迎的聚会场所。它简单的建筑形态和建材灵感来自于中央山谷的农用棚屋，有一个用来收集和保存雨水的缓坡屋顶。

可持续性研究和工程大楼是校园里的又一座新设施，这座大楼是学生和教室推进加州大学默塞德分校实现其气候使命的地方。

大楼里每层都有教室和研究实验室，这种布局方式创造了意外发现的可能性。Leo Chow表示：“研究工作不是藏在象牙塔里的阳春白雪，而是你每天上课路上观察到的细枝末节。”

开辟广阔视野，探索诗和远方

通过广泛的研究活动，学生和教师正在着手研究与气候变化和环境有关的一系列课题。

内华达山研究所（The Sierra Research Institute）是加州大学默塞德分校建立的第一个研究单位，致力于更广阔区域内独特生态系统的管理工作，重点关注人口增长、污染、气候变化、土地利用政策等相互关联的问题。

学生们有机会在优诗美地（Yosemite）开展实地研究，这使默塞德分校成为加州大学唯一一座在国家公园拥有专门研究设施的校园。

然后是加州大学的太阳能计划——一个致力于技术、政策和经济手段的进步使太阳能更高效和廉价的跨越多个校区的行动计划。

与此同时，加州大学默塞德分校也有自己的太阳能发电系统——每年生产的清洁电力相当于每年从公路上消除三万辆汽车的排放量——为学生和教师提供了一个可以搜集数据和探索新太阳能解决方案的生动实验室。

图片版权 © SOM

去年，加州大学默塞德分校宣布了一个与中央山谷有关的计划：建立一个新的研究中心，寻找技术、人工智能和机器学习的应用方式，用于改变农业生产。这项跨学科的计划得到了美国国家科学基金会一项为期五年，价值2600万美元的资助。

粮食、水和能源安全方面的挑战相互关联，这些挑战在中央山谷给人的感受尤为明显。中央山谷今年曾遭受了毁灭性的旱灾。

由加州大学默塞德分校计算机科学与工程教授Stefano Carpin领导的一个研究团队，正在为“精准农业”探索解决方案。他的团队开发了一种配备人工智能技术的灌溉机器人。

这个机器人能漫步在农田里，探测哪些作物需要浇水，哪些不需要，并精确使用所需水量——为农民保护宝贵的水资源。

图片版权 © SOM

这项研究已在圣华金山谷的葡萄园进行了测试，为机器学习支持更可持续的农业实践开辟了令人兴奋的可能性。它还为我们指明了未来方向，即一个强健的农业经济体能与技术和创新相结合——释放经济潜力，为地区内的毕业生创造新的就业机会。

这些研究项目都表明，校园建设只是加州大学默塞德分校实践其气候行动的开始。这里正在进行的学术和研究工作有可能对中央山谷和其它地区产生更为深远的影响。