工程院院士劉加平：創(chuàng)建真正的綠色建筑

數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)的能源消耗構(gòu)成中，建筑能耗約占三分之一；二氧化碳排放總量中，建筑行業(yè)幾乎占到一半，緩解這種壓力是應(yīng)對(duì)氣候變化的有效途徑。

西安建筑科技大學(xué)教授劉加平科研團(tuán)隊(duì)多年來(lái)系統(tǒng)開(kāi)展“西部低能耗建筑”研究并應(yīng)用于實(shí)踐，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。經(jīng)實(shí)際測(cè)算，他們完成的西部典型低能耗建筑工程示范超過(guò)100萬(wàn)平方米，每年直接節(jié)約能耗約5500噸標(biāo)煤，減少二氧化碳排放約16000噸。

2011年12月，因在建筑熱工與建筑節(jié)能研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，劉加平當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。

讓窯洞民居成為“時(shí)尚”

延安傳統(tǒng)民居窯洞具有冬暖夏涼、節(jié)省資源的優(yōu)點(diǎn)，也有陰暗潮濕、通風(fēng)不暢的缺點(diǎn)。生活條件改善后，不少富裕起來(lái)的窯居人紛紛棄窯建房，消耗大量水泥、磚木等建筑材料。

為了把窯洞這一地域特色濃郁的傳統(tǒng)民居發(fā)展成新的建筑時(shí)尚，1996年，劉加平科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了“黃土高原綠色窯洞民居建筑研究”課題，運(yùn)用綠色建筑原理對(duì)傳統(tǒng)窯洞進(jìn)行創(chuàng)新改造。他們綜合分析了傳統(tǒng)窯洞的優(yōu)缺點(diǎn)，采集了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，成功設(shè)計(jì)出了新型窯洞。

新型窯洞以天然石材為基本建材，減少了制磚的能源消耗和污染。室內(nèi)臥室、客廳、餐廳、廚房、洗浴室等一應(yīng)俱全。室外增設(shè)陽(yáng)光房以改善室內(nèi)熱環(huán)境，并采用大玻璃窗改善了室內(nèi)采光條件。

窯頂增加了太陽(yáng)能熱水器，設(shè)計(jì)了采用地?zé)帷⒌乩涞耐�風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，洗澡、取暖、制冷均不采用電力而是充分利用自然條件。新型窯洞還將延續(xù)了幾千年的一層結(jié)構(gòu)改造為二層結(jié)構(gòu)，從而大量節(jié)約了土地。

如今，延安的新型綠色窯洞不但帶動(dòng)了當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，也深刻地影響和改變著當(dāng)?shù)厝说纳�活觀念。2006年，“黃土高原綠色窯洞民居建筑研究”課題榮獲聯(lián)合國(guó)“世界人居獎(jiǎng)”。

讓土生民居建筑“再生”

2001年，云南省永仁縣猛虎鄉(xiāng)伊帕拉乍村的大部分彝族山民搬遷到附近的蓮池鄉(xiāng)生活。但不久，搬遷戶發(fā)現(xiàn)沿用傳統(tǒng)方法修建的新房地基開(kāi)始下陷，墻壁也出現(xiàn)了裂縫。

劉加平科研團(tuán)隊(duì)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，就地所取的建筑生土因居住地海拔高度發(fā)生變化而出現(xiàn)了不同的特性，加上氣候、溫度變化等因素，使得搬遷戶用同樣方式建造的房屋的使用結(jié)果完全不同。于是，他們把目光轉(zhuǎn)移到建筑材料的物理測(cè)試上，力求從科學(xué)數(shù)據(jù)中直接找到這種差異所在。

一系列實(shí)驗(yàn)表明，搬遷地的土質(zhì)并不適合于夯土材料，而生土結(jié)構(gòu)體系可以滿足綠色建筑的需要，且在抗震性能方面還有較大提高空間。由此，科研人員認(rèn)為，蓮池鄉(xiāng)地區(qū)適合發(fā)展生土民居建筑。

于是，由劉加平主持的長(zhǎng)江上游綠色鄉(xiāng)村生土民居示范工程開(kāi)始在蓮池鄉(xiāng)實(shí)施。在示范房里安裝的太陽(yáng)能裝置、沼氣燃料系統(tǒng)、排污系統(tǒng)和被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)，以及人畜分離、玻璃采光、庭院化設(shè)計(jì)效果，吸引了眾多鄉(xiāng)親前來(lái)參觀學(xué)習(xí)。

云南彝族生態(tài)民居建筑的研究成功及推廣，既繼承了彝族傳統(tǒng)民居的優(yōu)點(diǎn)和風(fēng)俗習(xí)慣，又把綠色建筑技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，進(jìn)一步推動(dòng)了具有不同地域特色的鄉(xiāng)村綠色建筑體系的發(fā)展和完善。兩院院士吳良鏞教授稱(chēng)之為“可持續(xù)發(fā)展理論指導(dǎo)下人居環(huán)境工程成功的范例和樣板”。

讓雪域高原不再“寒冷”

西藏屬高海拔高嚴(yán)寒地區(qū)，供暖是個(gè)大問(wèn)題。但對(duì)于缺煤少油的西藏來(lái)說(shuō)，大量燃燒煤、油集中采暖將使運(yùn)輸成本過(guò)高，造成的污染也會(huì)讓青藏高原的生態(tài)環(huán)境“雪上加霜”。地?zé)岵膳�也不現(xiàn)實(shí)，盡管擁有羊八井地?zé)釁^(qū)，但地?zé)崴�中的硫磺�?duì)于輸送管道具有強(qiáng)腐蝕化學(xué)作用。且大部分居民都住在偏遠(yuǎn)的農(nóng)牧區(qū)，地?zé)豳Y源管道輸送也難以顧及如此分散的住戶。

因此，太陽(yáng)能成為西藏主要采暖熱源。在深入調(diào)研后，劉加平向西藏建設(shè)廳遞交了一份利用太陽(yáng)能采暖的成熟方案。

方案很快獲得批準(zhǔn)，由于農(nóng)牧區(qū)房子之間的差別很大，采暖還涉及房屋的結(jié)構(gòu)、門(mén)窗設(shè)計(jì)和材料的保溫等一系列問(wèn)題。劉加平科研團(tuán)隊(duì)實(shí)地調(diào)研了西藏民用建筑的大量資料，采集、整理了不同氣候條件下不同戶型的溫度變化數(shù)據(jù)，并廣泛征求意見(jiàn)，為《西藏自治區(qū)民用建筑采暖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《西藏自治區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編制取得了一手資料。

不久，這兩項(xiàng)在國(guó)內(nèi)尚屬首例的以太陽(yáng)能采暖節(jié)能的地方性建筑標(biāo)準(zhǔn)在西藏推廣，對(duì)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，對(duì)保護(hù)環(huán)境、緩解能源供需矛盾具有重要意義。

讓地震災(zāi)區(qū)民居走向“生態(tài)”

四川省彭州市通濟(jì)鎮(zhèn)大坪村，在汶川地震后蘊(yùn)育了一場(chǎng)讓災(zāi)后重建和新農(nóng)村建設(shè)走上生態(tài)文明軌道的巨大變革。

這歸功于劉加平教授和他的科研團(tuán)隊(duì)。汶川地震后，劉加平成了大坪村災(zāi)后重建中的一名專(zhuān)家義工，并帶來(lái)了一個(gè)自帶干糧的志愿者建筑師團(tuán)隊(duì)。

他們通過(guò)詳細(xì)調(diào)研研究，研究出了具備抗震安全、就地取材、節(jié)能節(jié)地、成本低廉、舒適便利等特性，具有鮮明川西地域特征的生態(tài)民居建筑模式，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)民居的低能耗，為我國(guó)地震多發(fā)區(qū)民居建筑提供了樣板。目前，由劉加平主持的“四川地震災(zāi)區(qū)生態(tài)民居建筑模式”項(xiàng)目在大坪村先后建成約200戶，2萬(wàn)平方米的節(jié)能低碳建筑如珍珠般散落在青山綠水間。

2011年，劉加平主持的“鄉(xiāng)村可持續(xù)發(fā)展：四川大坪村災(zāi)后重建和康復(fù)”項(xiàng)目再次榮獲世界人居獎(jiǎng)。