
綠色建筑全國重點實驗室(以下簡稱“實驗室”)由西安建筑科技大學和中建科技集團有限公司聯合組建。實驗室以研發適宜不同自然與社會條件的綠色建筑新模式、新技術和新產品為主要任務,長期秉承適應氣候、因地制宜、繼承傳統、綠色發展的核心理念,不斷尋求減少建筑物碳排放、降低能源與資源消耗的行動方案和技術路徑,為實現建筑業雙碳目標和健康宜居環境提供堅實的科學支撐和技術支持。
特色鮮明 多面開花
實驗室構建了特色鮮明、梯級層次合理的研究團隊,團隊榮獲全國首批黃大年式教師團隊稱號,多名學術骨干先后入選國家高層次人才計劃和項目。學術骨干先后主持完成了國家自然科學基金重大項目、重點項目以及國家重點研發計劃項目等各級各類科研項目。在綠色建筑模式創新研究及理論基礎、建筑氣候適應性理論與設計基礎參數、青藏高原建筑太陽能光伏光熱利用、高污染散發類工業建筑環境控制與減排、建筑工業化及綠色施工等方面形成特色優勢。
目前,實驗室已經形成了五大研究方向。
綠色建筑新模式與科學基礎研究方向的重點任務:建立不同地域綠色建筑空間原型和技術原型協同機理,構建面向全壽命周期的新地域綠色建筑模式體系;提出不同建筑類型空間生成邏輯、參數化設計方法與設計工具;建立網格化建筑氣象參數數據庫平臺,構建建筑碳排放關聯參數標準化計算方法及基礎參數數據庫;覆蓋不同地域居住與公共建筑的綠色建筑設計標準規范更新。
多性能集成結構部品工業化設計體系研究方向的重點任務:提出力學、熱力學、聲學等性能集成的構造與結構一體化機制;研發標準模塊化通用部品設計及工業化制造技術;研發一體化部品服役過程韌性提升技術與工法;建立結構與構造一體化部品設計、制造、安裝全過程標準規范。
健康室內環境調控與減排新技術研究方向的重點任務:研發大型潔凈類工業建筑超低能耗環境控制關鍵技術,提出零碳工業園區及工業建筑技術路線;研發大型高污染類工業建筑環境控制的新系統、新裝備與設計計算方法;研發民用建筑健康環境測評控協同技術體系,建立環境精細化控制指標,提出智能調節新方法;完成多個行業廠房工程試驗與示范、標準規范與手冊編制。
零碳建筑能源技術體系研究方向的重點任務:建立風、光、水等可再生能源國土空間全域專項規劃技術,提出不同地域零碳建筑可再生能源利用指標體系;開發可再生能源供暖空調新模式,建立新型系統集成設計與技術方法;研發零碳建筑綜合產能、高效蓄能、精準調配及末端關鍵技術與設備;開展不同氣候區、不同場景零碳建筑能源系統工程示范,建立標準體系。
綠色建造新技術與集成示范研究方向的重點任務:提出綠色建筑部品部件標準化生產關鍵技術;研發人機協同的裝備化施工技術及成套裝備;建立針對不同建筑類型的綠色建造標準規范及技術規程;開展大規模綠色建筑技術集成、綠色建造工程示范。
聚焦需求 引領示范
“基于多元文化的西部地域綠色建筑模式與技術體系”是實驗室2017年獲批的國家重點研發計劃項目,此項目由西安建筑科技大學牽頭,聯合清華大學、同濟大學、重慶大學和中國建筑設計研究院有限公司等17家單位共同承擔。項目面向國家綠色低碳和高質量發展的建設需求,應對綠色建筑設計領域科技創新訴求,重點解決“我國綠色建筑因長期脫節于建筑文化而發展推廣受阻”這一瓶頸問題。
項目以西部地域建筑文化傳承和綠色發展一體協同為宗旨,變革傳統建筑設計原理與方法,主要取得了4項標志性成果:基于多元文化的西部地域綠色建筑設計理論與方法、“文綠一體”的西部地域綠色建筑設計模式、基于多元文化的西部地域綠色建筑設計技術體系、富含西部地域文化特征的綠色建筑工程示范與平臺。
項目首次提出了“地域綠色建筑學”的理論架構,推動了地域建筑學與綠色建筑學理論的交叉融合;構建了以“文綠一體”為目標的西部地域綠色建筑多層級空間生成邏輯關系,凝練了適宜于西部地域綠色建筑的通用營建模式及青藏高原區、西北荒漠區、西南多民族聚居區的分區營建模式;研發了“文綠一體”的典型地域綠色建筑材料、構造、部品、構件、工法的技術體系,建立了相應的優化、組合、應用路徑。項目研究成果形成“西部地域綠色建筑設計研究系列叢書”,共7冊,并入選中國建筑工業出版社“國家十四五重點出版項目”;編制了地域綠色建筑設計導則4套;建設了中國西部地區綠色建筑數據庫,數據存儲容量超過4TB;研發了“基于Rhino/Grasshopper軟件平臺的Passerine插件”等。西部11個省、自治區,51所建筑院校,618所設計機構,都成為項目研究成果(數據庫、導則、圖集)的潛在受益者,在西部地區建筑行業中發揮出引領與示范的社會效應。
“藏區、西北及高原地區利用可再生能源采暖空調新技術”是實驗室2016年獲批的國家重點研發計劃項目,項目由西安建筑科技大學負責,聯合中國建筑科學研究院有限公司、北京工業大學、西安工程大學、四川大學、新疆建筑設計研究院有限公司等17家單位共同承擔。
項目聚焦藏區、西北及高原地區太陽能、干空氣能等可再生能源富集的特征,充分考慮當地特殊的氣候條件與地域建筑文化,以突破太陽能供暖、空氣源熱泵供暖、蒸發冷卻空調等可再生能源采暖空調技術在這些地區應用存在的技術難題為目標,在藏區、西北及高原地區可再生能源供暖空調全鏈條優化設計理論與新方法,高原藏區太陽能高效供暖關鍵技術、設備產品及工程示范,適于低溫高濕環境的高效空氣源熱泵關鍵技術、設備產品及工程示范,大驅動溫差新型高效蒸發冷卻空調關鍵技術及工程示范應用等方面取得了系列創新成果。
在相關研究成果的支撐下,實驗室全面開展了高原藏區太陽能供暖、川西藏區空氣源熱泵供暖、西部炎熱干燥地區蒸發冷卻空調技術示范。在高原藏區建設太陽能供暖示范工程2處,示范建筑19座,總建筑面積約86 900m2;在川西藏區康定市和松潘縣共建設空氣源示范工程6處,其中包含2項復合熱水系統和4項戶用熱風空氣源熱泵供暖系統,總建筑面積約4500m2;在新疆維吾爾自治區、甘肅省共建設大型公共建筑蒸發冷卻空調示范工程6處,總建筑面積約168455m2。此外,建成了大平板集熱器、耐凍耐高溫型平板集熱器、高效空氣源熱泵、間接蒸發冷卻器、戶式多能源互補熱源裝置5條生產線,均已實現了產業化。
發揮優勢 助力科普
在科普方面,實驗室始終秉承強烈的社會責任感,發揮綠色建筑領域特色優勢,建設了科研平臺和展陳中心為一體的教育、示范功能兼顧的場所,逐步形成了“發揮學科特長,圍繞科研成果,注重特色與影響”的科普工作思路,為科普工作提供全方位支持。
此外,實驗室還發揮自身綠色建筑領域領軍人才和多層級科研團隊優勢,結合實驗室城鄉建設的任務和特色,開展了涵蓋“綠色理念推廣、科學知識普及、科學精神傳揚”的多元化活動,形成了獨具特色的傳播方式。