科技赋能让万千广厦更环保宜居 ——记省部共建西部绿色建筑国家重点实验室研究团队
省部共建西部绿色建筑国家重点实验室研究团队在西藏自治区实地测试调研。资料图片
本报记者 侯燕妮
在西安建筑科技大学，有这样一群关注老百姓“安居”的人。他们从传统地域建筑中积累经验，结合现代绿色建筑科学技术，在节能环保的同时，为人们创造更加健康适宜的生活环境，提供与自然和谐共生的建筑。这群人有一个响亮的名字——省部共建西部绿色建筑国家重点实验室研究团队。
今年1月23日，这支足迹遍布祖国大地、默默奉献了20余年的团队，收到了新年“大礼包”：科技部正式批复《关于批准建设省部共建西部绿色建筑国家重点实验室的通知》。
迎着朝阳，这支队伍已经整装待发，准备迎接新的挑战。
绿色建筑要因地制宜
“20世纪90年代末期，刘加平院士就开始带领团队研究建筑节能，当时还没有绿色建筑这个概念。重点实验室的获批是对我们这些年所做工作的认可，也是新征程的起点。”省部共建西部绿色建筑国家重点实验室常务副主任王怡教授说。
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的室内外空间的建筑。绿色建筑是未来发展的趋势，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中将绿色建筑列为重点领域和优先主题。对此，西安建筑科技大学依托建筑设计及其理论、结构工程、环境工程3个国家重点学科，紧密围绕西部地区绿色建筑关键科学技术问题，开展了绿色建筑全寿命周期的基础研究与应用基础研究。
“绿色建筑具有强烈的地域性特征，因地制宜、适应气候、就地取材、继承传统是建筑走向绿色化的核心理念。这就要求我们首先在西部绿色建筑基础理论、设计方法、关键技术上取得突破，以满足全寿命周期内建筑规划设计、建造施工、运行管理、资源循环利用等方面的各项技术要求。在西藏进行的建筑非平衡保温设计，是我们在基础研究领域中最典型的例子。”王怡缓缓道来。西藏的自然条件极具特殊性，团队通过分析西藏高原室外太阳辐射气象参数，研究不同朝向围护结构的太阳能热作用关系，提出建筑围护结构非平衡保温设计原理与方法。在这个过程中，团队拟定了两个国际首创的针对太阳能富集区的建筑节能标准，即《西藏自治区民用建筑采暖设计标准》和《西藏自治区居住建筑节能设计标准》。
高温、高湿和高盐，是以南海海域为代表的极端热湿气候区的环境特征。国内外针对这一气候条件开展的建筑节能科学理论和技术支撑严重不足，现行建筑节能设计体系亦不能满足其超低能耗建筑设计与建设的需求。团队启动了科学表征极端热湿气候要素、围护结构构造体系、太阳能建筑一体化系统等方面的研究，向有关方面无偿提供了应用该节能设计模式的建筑设计方案。应用此方案的南海某礁一期工程已竣工。
目前，该实验室已经形成西部绿色建筑基础理论与适应性技术，西部生态城乡规划与绿色建筑设计方法，西部绿色建筑材料、结构与构造3个主要研究方向，覆盖绿色建筑领域全寿命周期，其中涉及西部绿色建筑更新理论与模式、建筑室内外空气品质与环境智能控制、西部绿色建筑设计原理与方法、建筑结构耐久性与可靠性等10项主要研究内容。
科技成果惠及万家
从基础原理、设计方法、关键技术到标准体系、示范工程，省部共建西部绿色建筑国家重点实验室形成了系统的产学研用链条。“基础研究对实践具有指导意义，是推动重要示范工程建设的基础。”王怡说，实验室长期扎实的基础研发支撑了一批代表性示范工程的建设，让越来越多的老百姓切实享受到科研成果带来的居住环境的改善。刘加平院士带领团队，从黄土高原的窑洞改造到雪域高原太阳能采暖方案的制订、从长江上游云南彝族民居设计到地震灾区生态家园重建，为改善西部地区弱势群体的居住环境贡献才智。
传统窑居建筑具有冬暖夏凉等节能特性，但其空间单调、阴暗潮湿等缺陷无法满足乡村社会现代生活方式的需求。团队集成运用复式空间、被动太阳集热、地下埋管等技术，研究出低能耗绿色窑居建筑模式，使建筑节能率达到81%。该模式的建筑已在延安市推广面积达10余万平方米。
针对传统生土建筑质量参差不齐、室内环境潮湿阴冷以及空间功能简单混乱等问题，团队研究了生土材料改性后的热工与力学性能，完成了生土围栏结构节能与抗震设计计算方法，最终确定了低能耗绿色生土民居建筑模式，并且已在云南省建成该模式的建筑，面积达45.5万平方米。
在四川地震灾区低能耗生态民居建筑中，团队通过研究川西地震灾区的气候特征及传统民居的特点，提出了多种具备抗震安全、节能节地、适应气候、成本低廉的川西生态民居建筑方案，其抗震性能达到8度设防标准，已经在地震灾区——彭州市大坪村以此方案建成80余户民居房屋，被誉为“灾后重建首个节能低碳乡村”。
为提升人际间相互影响作用下人体微环境的研究水平，实验室与丹麦奥尔堡大学联合建设了颗粒物迁移特性实验室。王怡教授介绍道：“实验室中正在工作的呼吸暖体假人，是我们为研究建筑室内颗粒物迁移特性所搭建的实验装置。”通过揭示室内人际微环境颗粒物的传播、沉降和再悬浮特性，实验室提出通过室内通风有效降低污染物浓度的方法。“这种方法在控制工业污染物对人体的影响方面，效果是非常明显的。”由王怡教授团队主导研究的系列工业建筑高效通风关键技术，已推广应用于武汉钢铁公司、甘肃酒泉钢铁公司及陕西龙门钢铁公司等负责的20项重点工程建设项目，累计实现减少大气粉尘排放超过1150吨/年。
近5年来，实验室累计承担国家级重大科技项目440项，取得了系列标志性成果，荣获国家级科技奖励2项、省部级科技奖励20余项。
薪火相传再谱新篇
在经年累月的科研征途中，只要看到刘加平院士的身影，大家就自觉地咬牙坚持下去。“20世纪90年代末，当时科研条件有限，刘院士努力克服身体不适，先后去了10多次西藏、2次南海岛礁。在延安枣园做窑居示范建筑时，他和当地村民同吃同住、打成一片，被称为‘枣园的荣誉村民\’。”王怡回忆说。
“我到这个团队时只有20多岁。在这个平台上，有一批中青年学者和我一样是与实验室一起成长起来的。”王怡自豪地说，团队现有2名中国工程院院士、2名长江学者、4名国家杰出青年基金获得者、1名国家优秀科学基金获得者，拥有我国绿色建筑领域首个国家创新研究群体，“这一批学术带头人，放眼全国的建筑学科都是豪华版的阵容。”
实验室还不断扩大交流合作平台。刘加平院士主持的国家自然科学基金项目“基于能源绩效的历史城市低碳转换机理与规划方法研究”，已经与英国南安普顿大学、伦敦大学开展了合作研究。实验室还与日本九州大学、日本大学持续开展绿色建筑的合作交流与研究，与挪威科技大学签订研究生交换及联合培养协议。
“西安的发展定位是要打造具有历史文化特色的国际化大都市。建筑学科除了工程上的发展研究以外，在文化传承方面也可以做很多工作。服务地方经济、融入大西安建设，是我们努力的一个方向。我们要做的事还有很多。”王怡思考着、展望着，已经为随时出发做好了准备。
新闻推荐
江夏文“体育”一词是人类社会进入近代以后才出现的，但体育现象可以说是与人类同时诞生的。在成都平原四千多年的人类文明...
彭州新闻，新鲜有料。可以走尽是天涯，难以品尽是故乡。距离彭州市再远也不是问题。世界很大，期待在此相遇。