巍巍秦嶺之畔,悠悠渭水之濱,西安建筑科技大學的校園內,有一群科技工作者正以卓越的智慧和不懈的努力,描繪著中國綠色建筑的新藍圖。
他們以劉加平院士為核心,用一項項科研成果詮釋著科技工作者的愛國奮斗精神,2024年,其團隊項目“極端氣候區超低能耗建筑關鍵技術與應用”榮獲國家科技進步二等獎,研究成果對維護國家安全、助力建筑雙碳目標實現作出了重要貢獻。
極端氣候區的綠色建筑挑戰
節能降碳,要抓重點行業。建筑行業作為“碳排放大戶”,全面推行綠色建筑是實現我國“雙碳”目標的必由之路。
在綠色建筑的探索之路上,劉加平是一位不折不扣的開拓者。他深知,綠色建筑并非僅僅是個別高樓大廈的華麗外衣,而應是惠及全民的宜居環境升級。面對中國建筑領域對節能降碳和人居環境改善的迫切需求,劉加平帶領團隊,將目光鎖定在青藏高原和南海島礁,這兩個看似遙遠卻極其關鍵的極端氣候區域。
在青藏高原,面對冬季寒冷漫長、晝夜溫差大,但太陽能資源豐富的特殊條件,劉加平首次提出圍護結構“差異化”保溫設計原理,通過巧妙地將被動式太陽能技術與藏式建筑特色結合,既保留了藏式民居傳統韻味,又符合現代綠色建筑標準。構建了青藏高原太陽能供暖成套技術體系,設計建成我國首個大規模高原太陽能區域供暖項目,實現了青藏高原集中供暖零碳排放,為青藏高原人居環境改善奠定了堅實的技術基礎。
在南海島礁,面對常年濕熱的區域環境和能源極度匱乏的發展阻礙,他們研發出以太陽能為支撐的零能耗建筑技術體系,實現了建筑用能自給自足,極大地減輕了對軍事與民用資源的依賴,并首次提出了建筑“全遮陽”設計原理與方法,構建了光熱除濕、光伏發電制冷的空調系統形式,開發了蓄電與蓄冷兩級蓄調和模塊化空調機組等新技術與新裝置,實現了孤立島礁太陽能空調系統常態化穩定運行。
現如今,青藏高原和南海島礁已建成示范建筑152萬平方米,推廣應用總面積超過1000萬平方米,每年減少二氧化碳排放超過20萬噸。
傳統智慧與現代科技的創新融合
在劉加平看來,科研的價值最終一定要體現在改善民生上。早在1995年,劉加平就帶領團隊深入西北地區,實地考察研究如何將綠色建筑技術與傳統民居智慧相結合。
以延安窯洞為實踐地,創新性地引入現代科技,集成運用了被動太陽能、自然通風、蓄熱構造、復式空間等適宜性技術,在劉加平的改造下,古老的窯洞煥發新生,成為既節能環保又舒適宜居的新家園。
隨后,劉加平把研究的視域進一步擴展到西北和西南地區,通過揭示西部傳統建筑節能經驗的科學機理,先后設計完成了云南多民族聚集區生態民居建筑、新疆生土民居建筑、長江上游低能耗生土民居建筑等低能耗建筑模式,示范工程建筑面積超過60萬平方米,學術成果在國內外產生重要影響。
此外,在四川地震災區低能耗生態民居建筑中,劉加平率領他的團隊通過研究川西地震災區的氣候特征及傳統民居的特點,提出了多種具備抗震安全、節能節地、適應氣候、成本低廉的川西生態民居建筑方案,其抗震性能達到8度設防標準,成果被譽為“災后重建首個節能低碳鄉村”。
以科學家精神續寫綠色建筑新篇章
作為建筑行業的“戰略科學家”,劉加平始終站在綠色建筑研究的最前沿。
劉加平認為,真正的綠色建筑應該面向國家戰略需求,服務于國家的長遠發展目標。從推動綠色建筑底線水平提升,到助力國家雙碳目標實現,劉加平的每一次科研布局,都緊密圍繞國家生態安全和行業發展戰略進行。
在他的引領下,西安建筑科技大學綠色建筑全國重點實驗室不僅成為西部地區綠色建筑研究的高地,更是在全國乃至“一帶一路”共建國家和地區留下了綠色足跡。為解決綠色建筑行業“卡脖子”難題,劉加平帶領其團隊在做好綠色建筑科學研究的基礎上,致力于將現行全部建筑設計標準規范提升到“綠色建筑設計”水平,并加快推進人機協同成套施工裝備技術研發,以助力實現建筑業“雙碳”目標。
正如劉加平所言:“綠色建筑不僅要關注老百姓舒適、健康的宜居需求,也要從國家社會發展的層面,注重能源、資源節約,保護環境,更要擔負起國際義務,實現碳減排目標。中國城鄉環境綠色發展、建筑業雙碳目標實現,是我們這一代建筑人的光榮使命。”
(郭芷怡)
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