劉艷峰

我1993年本科畢業留校后，師從劉加平教授攻讀建筑技術科學碩士和暖通空調博士。這兩個專業都以建筑環境調控和節能為目標，知識體系也接近，但對象分別是建筑和設備系統，我后期的工作能把兩者結合起來正是受益于這一段求學經歷。我的導師劉院士數理功底和思辨能力極強，對我們的培養是抓大放小，側重于學問方向、科學問題和思維能力等，具體研究過程不太插手。而最重要的課堂其實是聊天，聊的內容也是社會、日常、學問等五花八門，但幾乎每次聊天都是一次輕松愉快的思想盛宴，能引導我們透過一些現象看事件的本質，發現其中的科學內涵或精神實質。時間長了，對我自己看問題的角度以及價值觀、人生觀也產生了潛移默化的影響。

1 《太陽能采暖設計與原理與技術》

2 《太陽能利用與建筑節能》

3 西藏浪卡子太陽能集中供熱

4 青海剛察牧民定居點太陽能供暖

關于降低建筑能耗的技術路徑

建筑能耗本質上是為了營造一個有別于室外氣候條件的室內舒適環境，需要提供一定的熱量，來維持這種室內外溫度差的平衡狀態。因此，能耗由建筑產生，但由暖通空調設備系統承擔。這就是為什么大家都說節能要被動優先、主動補充。

我理解，被動優先就是先把建筑設計好，盡量減少建筑對設備系統能耗的需求。而把建筑設計好，則是在滿足建筑的空間功能、模式形態等的同時，利用建筑的布局朝向、體型系數、窗墻比等可推算的物理性能指標，給予規劃和建筑設計一些限定，從而設計出“一看”就節能的建筑。在一些氣候溫和的地區，僅用規劃和建筑的手段確實是可以達到室內熱環境要求的。但對于大多數地區，規劃和建筑設計并不能完全解決問題，這時候就要把建筑圍護結構保溫隔熱、遮陽防曬、通風降溫等熱工性能設計好，讓圍護結構抵御外界惡劣氣候的能力更強。這里不但要提升各個圍護結構性能，更重要的是要把這些性能高低不同的圍護結構搭配好，形成一個合理節能圍護結構體系。若更進一步，在這一系列建筑本體設計環節中，能夠把可再生能源（太陽能、土壤蓄熱等）的接收和利用融入到建筑構件體系中，以額外獲得的熱能降低對暖通設備系統用能的依賴，從節能角度，則是優秀的設計。

而主動補充是指在多數情況下，依靠上述被動設計，在冬夏季一些很冷、很熱的時間段，室內環境還是不滿足要求。此時就需要設備系統把由其他能源轉化的熱能輸送到室內，補充建筑的熱虧損，也就是形成了暖通系統的用能負荷。同樣的用能負荷，若其他能源轉化成熱的設備效率高、系統輸配時的損失小，系統能耗就低，這些正是暖通設備系統設計的核心。無論如何，設備系統都是需要能源的，如果我們利用的能源不是煤炭、石油等常規能源，而是把太陽能、地熱能、工業廢熱等用于建筑，這樣就節省了常規能源，也可以降低常規能耗。

作為建筑節能的高層次目標超低能耗或零低能耗，就有兩方面的要求。一是在規劃布局、建筑設計、熱工設計、可再生能源被動利用、暖通輸配系統、高性能設備、可再生能源冷熱源等每個領域進行技術攻關，研發新技術、建立新方法，提升各領域的節能技術水平，也就是各自的內功練好。另一方面則是在上述一系列技術環節中，選擇適宜的具體技術形式，并把這些技術巧妙搭接，對建筑原有的能耗進行合理的分擔消減，通過組合拳法取勝，兩個方面配合才能取得更好的節能效果。

基于上述思路，我們研究團隊進行了一系列的科研探索和工程技術實踐。比如，在青海省剛察縣示范工程中，我們針對農牧民房熱負荷大、同時太陽能收集面也大的特點，在控制體型系數、做好建筑圍護結構保溫的同時，充分利用當地豐富的太陽輻射資源，在每戶農房的南向集成采用了3種被動太陽能技術。把白天升溫快、晚上不好保障的直接收益用在白天使用的客廳；結合過渡空間，把附加暖房技術應用在封閉外廊，把夜間升溫效果好的集熱蓄熱墻技術用在臥室。在保溫和被動太陽能技術把熱負荷和采暖時長都大幅度削減以后，利用屋面設置的太陽能集熱器提供的熱水向室內供暖，當遇到偶然的連陰天時，才啟動鍋爐或電熱做少量的補充。真正做到了被動優先、主動補充，可再生能源為主、常規能源補充備用。而在西藏浪卡子太陽能供熱示范工程中，也是在提升建筑保溫和被動太陽能技術的基礎上，以集中太陽能熱陣列代替傳統的鍋爐房，對整個縣城進行集中供熱，建成了我國供熱面積最大、海拔最高的大型太陽能集中供熱項目，成為零能耗區域供熱的典型案例之一。