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)教授劉加平科研團隊多年來系統(tǒng)開展“西部低能耗建筑”研究并應(yīng)用于實踐，取得了巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。經(jīng)實際測算，他們完成的西部典型低能耗建筑工程示范超過100萬平方米，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，劉加平當(dāng)選為中國工程院院士。

讓窯洞民居成為“時尚”

延安傳統(tǒng)民居窯洞具有冬暖夏涼、節(jié)省資源的優(yōu)點，也有陰暗潮濕、通風(fēng)不暢的缺點。生活條件改善后，不少富裕起來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)展成新的建筑時尚，1996年，劉加平科研團隊開展了“黃土高原綠色窯洞民居建筑研究”課題，運用綠色建筑原理對傳統(tǒng)窯洞進行創(chuàng)新改造。他們綜合分析了傳統(tǒng)窯洞的優(yōu)缺點，采集了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，成功設(shè)計出了新型窯洞。

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。

窯頂增加了太陽能熱水器，設(shè)計了采用地?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“世界人居獎”。

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始下陷，墻壁也出現(xiàn)了裂縫。

劉加平科研團隊調(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。

一系列實驗表明，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，由劉加平主持的長江上游綠色鄉(xiāng)村生土民居示范工程開始在蓮池鄉(xiāng)實施。在示范房里安裝的太陽能裝置、沼氣燃料系統(tǒng)、排污系統(tǒng)和被動式通風(fēng)系統(tǒng)，以及人畜分離、玻璃采光、庭院化設(shè)計效果，吸引了眾多鄉(xiāng)親前來參觀學(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)點和風(fēng)俗習(xí)慣，又把綠色建筑技術(shù)應(yīng)用進來，進一步推動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)，供暖是個大問題。但對于缺煤少油的西藏來說，大量燃燒煤、油集中采暖將使運輸成本過高，造成的污染也會讓青藏高原的生態(tài)環(huán)境“雪上加霜”。地?zé)岵膳�也不現(xiàn)實，盡管擁有羊八井地?zé)釁^(qū)，但地?zé)崴�中的硫磺對于輸送管道具有強腐蝕化學(xué)作用。且大部分居民都住在偏遠的農(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)、門窗設(shè)計和材料的保溫等一系列問題。劉加平科研團隊實地調(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，為《西藏自治區(qū)民用建筑采暖設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和《西藏自治區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》兩個標(biāo)準(zhǔn)的編制取得了一手資料。

不久，這兩項在國內(nèi)尚屬首例的以太陽能采暖節(jié)能的地方性建筑標(biāo)準(zhǔn)在西藏推廣，對開發(fā)利用太陽能，對保護環(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)”

四川省彭州市通濟鎮(zhèn)大坪村，在汶川地震后蘊育了一場讓災(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隊。汶川地震后，劉加平成了大坪村災(zāi)后重建中的一名專家義工，并帶來了一個自帶干糧的志愿者建筑師團隊。

他們通過詳細調(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，實現(xiàn)了生態(tài)民居的低能耗，為我國地震多發(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”項目在大坪村先后建成約200戶，2萬平方米的節(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)”項目再次榮獲世界人居獎。