弘扬科学家精神丨三代学人接力“温暖”雪域高

  6月28日,西藏自治区科学技术奖励大会在拉萨举行,西安建筑科技大学“太阳能建筑与环境”科研团队牵头完成的“西藏高原可再生能源供暖关键技术创新与应用”荣获一等奖。这个团队因故不能派员到达颁奖现场,却决议将30万奖金全部捐回西藏,用于扶贫。

 

  20年间,以中国工程院院士刘加平教授为代表的西安建筑科技大学三代学人,立志盖出“靠太阳就能取暖”的房子,相继在青海刚察、玉树,西藏拉萨、浪卡子、当雄、日喀则等地建设各类太阳能供暖试验/示范工程20余处,达20多万平方米,推广近千万平方米,受益人群超过50万人。

  为“送暖”,一代学人建标准艰难起航

  刘加平院士是西安建筑科技大学赴藏培养工程硕士的导师组带头人,当年,他为藏民们艰难落后的生活条件所震惊:室内都要穿着厚实笨重的衣服,人畜共处,门前处处堆放着要用来取暖和做饭的牛粪、柴薪。

  当年的西藏之夜,刘加平带队住进温度接近零度却没有任何采暖措施的宾馆,强忍受彻夜的寒冷,次日又被艳阳沐浴而心生欢喜,久久盘旋。“阳光之域”有全世界最得天独厚的太阳光资源,为什么不能用它来有效利用呢?

  “我们一定要找到最合适的方法改善这里的居住条件,为当地老百姓送去温暖!”站在布达拉宫上,俯看着拉萨城边的建筑,刘院士满怀信心地对他当时的博士生刘艳峰说。

  自此,他带队十几次进藏考察调研。每次都自费租车,去最偏远的地方,克服高原反应、语言不通、藏民不信任等困难。在此基础上,立足当地地理环境、地域文化、建筑风格等特殊要求,主持建立起适应当地的建筑节能与采暖的标准化体系,申报获批国家自然科学基金重点项目《西藏高原节能居住建筑体系研究》和国家863项目《太阳能富集地区超低采暖能耗居住建筑设计研究》,建立了与太阳能富集区被动式设计相匹配的主动式太阳能采暖系统设计方法,主编完成《西藏自治区民用建筑采暖设计标准》与《西藏自治区居住建筑节能设计标准》,被评价为“填补了当地在该领域标准规范的空白”。

  西藏自治区时任住建厅副厅长田国民问刘院士:“你们编制这套《标准》需要多少费用?”得到的答复是:“做这号事不能要钱!”

  为“送暖”,二代学人立足成套技术应用搞拓展

  “暖床”既能白天当散热器,又能晚上当取暖器;墙体既能采集太阳加热空气,又能实现新鲜空气对流;除了太阳能送暖,以后还要实现送氧、送湿……我们要让青藏高原的人们生活得更幸福,要让每年数以万计奔赴此地的建设者、旅游者享受到无异于内地的舒适的室内环境。”团队负责人、长江学者刘艳峰教授每提青藏满眼都放光。

  “本该属于项目组的100万研究经费,全部投入到了工程建设,团队的所有研究花费都是自掏腰包,我们的愿望很简单,就是要为牧民盖好房子,盖成我们想要的房子!”2008年,刘艳峰带领团队与青海当地科研单位联合申报项目,为海北藏族自治州刚察县解决100户藏族牧民的定居工程提供技术支持,首次进行了规模化“工程实验”

  2019年底,西藏浪卡子县城区实现太阳能光热集中供暖,成为中国首个整个地区完全依靠太阳能的规模化区域采暖“示范地”。该县供热中心现场负责人杨金良激动地说:“特别震撼,两万多平方米的太阳能集热场一望无际,实现了不用煤、不用气、不用电就能温暖整个县城八万多平方米的千家万户。”

  “这套系统采用主被动式相结合的原理,白天靠太阳加热墙体、窗户等收集热量,晚上把热量按照‘科学配比’供给所需的室内空间,实现采集到的太阳能热量最大化利用,形成从村镇规划、建筑设计开始到建筑保温、被动太阳能增温、主动太阳能供暖、建筑分时分区调节等成套的太阳能建筑供暖方案,可应用于大规模集中供暖,也适合一村一户。”西藏大学教授索朗白姆充满感激地说:“他们甚至考虑到,我们祖祖辈辈都寒冷惯了,不能一下子供暖温度太高。所以,晚上可以只给卧室供到12~15℃,甚至只给床体供暖,周围形成一道热帷幕,温度刚刚够用就好,既以符合人体生理需求,又节约供暖能源。”。

  为“送暖”,三代学人优化运行能效促提升

  “怎样推进技术优化?实现多能互补?实现精准控制?达到近零能耗运行?……这些都是我们继续深入研究的动力所在。”项目第一完成人、第三代学人王登甲教授说。

  王登甲跟随导师刘艳峰教授首次进藏是2007年7月,他那时还只是在读的研一学生,师徒是坐着火车从西安到拉萨的。一晃就是十多年。这些年,他屡屡进藏,飞速成长——博士毕业、晋升副教授、教授,成为学校最年富力强的博士生导师。

  “我们走了很多的路,那时仗着年轻身体好,又是夏天,还能吃得消,后来因为研究需要,我们几乎都是冬天去,头痛、呕吐,晚上基本上睡不着觉,那种感觉太难忘了。”王登甲回忆说:“2018年,作为主办方,我们邀请英国牛津大学、帝国理工大学、清华大学、香港大学等70余名国际知名学者,在西藏拉萨召开了‘中英零碳城镇可再生能源系统研讨会’,参会者云集,交流热烈!”

  “我们刚发现这一领地时,它在环境条件上是一块‘穷地’,在学术上是一块待开发的‘富地’,如果没本事地就荒了。但今天,很高兴看到它已经变成了一块多产的‘肥地’。”刘加平院士欣慰地说。

  “一个十来年过去了,我们再干个十来年,以后青藏高原地区建筑室内的温度、湿度、氧浓度,一定会非常健康、舒适,真正实现幸福宜居。”刘艳峰给团队的后继力量打气。

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