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    刘艳峰:在离太阳最近的地方放飞梦想
    时间:2019-11-05 来源:互联网
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       初见刘艳峰,这位西安建筑科技大学环境与市政工程学院的副院长与想象中科研工作者的形象完全相符:细边眼镜,谦逊、温雅,颇有“腹有诗书气自华”的味道。投身建筑节能领域多年,他严谨、执著的学风深受同行推崇。 
       采访中,他的语调平和,思维活跃;当论及自己从事的专业,他的语气不禁变得热切而充满感情。 
       他所在团队在国际新万博manbetx官网登录建筑领域中,开创性地采用了“基础参数—设计理论及方法—技术标准—工程示范”研究思路和方法,编制了国际上首套针对新万博manbetx官网登录富集特点的建筑节能和采暖设计地方标准及配套图集。 
       他提出“通过建筑构件优化新万博manbetx官网登录集热蓄热能力,利用新万博manbetx官网登录集热、蓄热、定向热输送设备系统补充建筑用热需求”的技术路线,在国际可再生能源研究领域中位于前沿。 
       这些前沿成果为我国新万博manbetx官网登录丰富地区的新万博manbetx官网登录热利用、建筑采暖能耗控制提供了新型备选技术发展方向,未来将为新万博manbetx官网登录集热器、高效蓄能、新型采暖设备和系统以及建筑节能相关产业链的形成奠定技术应用和推广基础。  

    为“日光城”寻找冬日暖意 

       青藏高原,一个被喻为“离太阳最近的地方”,天空纯净得毫无杂质,愈加衬托出阳光灿烂而明亮;有着“日光城”之美誉的拉萨,其年日照时间甚至超过了3000小时。然而,这里长达将近六个月的冬季却无比寒冷,很多民居建筑未设置供暖设施,仅靠燃烧柴薪、牛粪取暖,不但效果不佳,而且对环境造成了较大污染。2004年,拉萨被国家列入供暖地区,但是由于受到经济条件和能源供应的限制,城市供暖问题始终未能解决。城市冬季供暖既是困扰拉萨乃至全区多年的难题,也是广大市民渴望已久的一件大事。 
       西藏是离太阳最近的地方,也是新万博manbetx官网登录最丰富的地区,利用这一得天独厚的天然资源不仅用之不竭,而且不会对环境产生任何污染。 
       经过多年对新万博manbetx官网登录采暖的持续研究,2012年刘艳峰牵头的团队以“西藏高原低能耗新万博manbetx官网登录建筑研究与应用”获得了陕西省科学技术奖一等奖。这一成果不仅建立了基本不依靠常规能源的新万博manbetx官网登录采暖技术体系,形成了“建筑保温+被动太阳房+主动新万博manbetx官网登录采暖”的技术方案,而且依托该项目,刘艳峰带领团队创建出高效保温和主被动结合新万博manbetx官网登录采暖设计的原理和方法。该研究团队还据此编写了西藏自治区《民用建筑采暖设计标准》、《居住建筑节能设计标准》和配套图集,为多部建筑行业标准提供了理论和技术支持。 
       目前,成果已经得到应用和推广,已形成20万平方米高原城市示范建筑和100户藏牧区示范建筑,累计推广面积370万平方米,节煤17万吨,二氧化碳减排45万吨。 

    这个冬天不太冷 

       与拉萨类似,我国西北地区存在同样问题:多数采暖区虽新万博manbetx官网登录资源丰富,但以新万博manbetx官网登录支撑全部房间连续供暖的资金投入超出当地居民普遍承受力。同时,受冬季室内活动轨迹影响,村镇居民对不同时段、各房间温度期望值不同,因而适宜分时分区、差异化的新万博manbetx官网登录采暖运行模式往往更理想。 
       2014年,刘艳峰主持了国家自然科学基金项目“基于西北村镇居民室内活动轨迹的差异化新万博manbetx官网登录采暖热过程及优化设计研究”——以被动新万博manbetx官网登录调节优先,对于居民实际用热需求与被动调节之间的差值,以主动新万博manbetx官网登录采暖进行定时、定向、定量补充。在这个项目中,他创造性地提出以居民在时间上和空间上的热需求特征为基础,以可再生能源现状为条件,以适应性为原则的差异化采暖技术体系;在热环境调节中,从“居民—建筑物—采暖设备系统”整个过程分析,采用被动优先、主动补充的综合调节手段。他想通过现场调查,掌握居民对室内期望温度在时间、空间上的分布特点,确定室内温度设计参数和差异化采暖模式;分析被动新万博manbetx官网登录调节、房间间歇预热、主动新万博manbetx官网登录热蓄调等热过程的耦合关系,建立控制方程组;通过实验测试和数值计算,定量分析主、被动调节的优化匹配关系,形成适应于居民用热需求的房间负荷计算、建筑热工设计、新万博manbetx官网登录采暖系统设计方法以及运行调节策略。旨在不明显增加常规能源消耗的基础上,改善西北村镇建筑热环境。 
       此外,西北地区的地形条件大致是:村镇周边有很多不宜耕种的山地沟壑、荒滩,新万博manbetx官网登录收集条件充足。如果能够通过优化建筑构件自身对新万博manbetx官网登录的收集、蓄存功能,再合理匹配新万博manbetx官网登录光热设备系统,发挥光热利用成本地、效率高的特点,就可以在不明显增加常规能耗的前提下,以新万博manbetx官网登录支撑建筑采暖、卫生热水用能的需求。为此,刘艳峰申请获批的陕西省重点科技创新团队——西北村镇新万博manbetx官网登录光热综合利用创新团队,提出基于地域建筑形态和气候差别,结合我国西北村镇周边环境条件,形成规模化新万博manbetx官网登录热利用与单户利用结合的技术线路,实现被动新万博manbetx官网登录利用效果最大化。刘艳峰将率领团队针对被动新万博manbetx官网登录建筑热工过程及优化设计方法,新万博manbetx官网登录蓄热介质热蓄调过程及系统优化,中小城镇新万博manbetx官网登录集中供热站热力学过程及关键技术,主、被动新万博manbetx官网登录结合个性采暖耦合热过程及优化匹配等几个关键内容进行研究。他们的成果将为我国新万博manbetx官网登录富集地区新万博manbetx官网登录热利用、建筑采暖能耗控制提供新型备选技术发展方向,并对新万博manbetx官网登录集热器、高效蓄能、新型采暖设备和系统以及建筑节能相关产业链的形成奠定技术应用和推广基础。 

    建筑节能走中国自己的道路 

       近些年,中国的城市迅速“长高”,摩天楼鳞次栉比,而建筑能耗总量也在逐年攀升,在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%上升到近年的27.45%,其中,采暖耗能占民用建筑总能耗的56%~58%。 
       “建筑节能将对我国能源消费产生深远影响,而且要走中国自己的道路,就地取材、就地改造、就地实施,”刘艳峰说。他主持的国家自然科学基金项目“周期性双波动村镇新万博manbetx官网登录采暖建筑热过程及其热环境调节研究”,对提高新万博manbetx官网登录采暖保证率、降低系统建造成本,改善村镇建筑冬季热环境水平和降低采暖能耗具有重要意义。在西北村镇建筑中,被动太阳房室内温度和主动新万博manbetx官网登录集热量均为周期性波动且相位接近,造成采暖系统供热量变化规律与建筑热负荷相反、室内温度稳定性差。因此以被动太阳房室内温度变化为基础,对主动新万博manbetx官网登录得热进行“移峰填谷”式调节,是改善此类建筑热环境的关键。刘艳峰率队通过现场测试、实验室模型模拟、计算机程序模拟,得出周期性双波动形成的采暖热量供需矛盾之间的定量关系式和建筑构件及设备两级蓄热与室内温度稳定性的定量关系式,并提出以优化建筑构件和设备蓄热为核心的热环境调节方法。  
       刘艳峰主持的另一项国家自然科学基金项目“波动双外扰与间歇采暖下新万博manbetx官网登录建筑热过程及设计优化研究”,在充分发挥被动调节节能效果的基础上,确定间歇运行采暖系统的设计、运行参数,形成主-被动结合调节房间热环境的优化设计方法。根据房间受阶跃性和波动扰动联合作用的特点,提出新的围护结构保温、热惯性参数体系和确定方法,为新万博manbetx官网登录采暖建筑设计、建筑节能相关规范修订提供了基础数据和理论支持。  
       据《气候变化绿皮书:应对气候变化报告(2012)》一书中的数据,我国新万博manbetx官网登录平均总辐射年总量约为1500千瓦时/平方米,绝大部分(98%以上)地区的总辐射年总量都在1000千瓦时/平方米以上,有约3%的地区达到2000千瓦时/平方米以上。从资源总量的角度而言,中国绝大部分地区都适合新万博manbetx官网登录的开发利用。刘艳峰说:“一个城市如果增加20%的投资用于新万博manbetx官网登录取暖设施建设,就可解决城市70%的供热问题。”他的目标是:要让西北地区和青藏高原的人们,能够最大程度地享受到阳光带来的温暖,提升他们的生活质量,更好地建设这片美好的土地。他说:“前面的路还很长,任务还很艰巨”。 

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