作者:张行勇,马长蕊 来源:中国科学报 发布时间:2024/7/6 10:07:58
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做地下空间环境安全创新的黄大年式团队

 

我国既有建筑面积已超过800亿平方米,而通风空调系统的碳排放约占建筑碳排量的50%,如何破解降低能耗保障空间热湿环境问题的理论与技术体系难题?显得格外迫切。

6月28日,“教育部低碳建筑环境国际合作联合实验室”“陕西省建筑设备科学与地下空间环境国际联合研究中心”学术委员会成立大会暨第一次工作会议在西安建筑科技大学(简称“西安建大”)举行,来自国内外该领域的专家学者就推进低碳建筑环境和地下空间保障领域的创新发展进行研讨。

“教育部低碳建筑环境国际合作联合实验室”是由西安建大为牵头单位,联合瑞典于默奥大学、芬兰阿尔托大学、新加坡国立大学等国际知名院校共同组建,于2023年11月获批。实验室中方主任为西安建大李安桂教授,外方主任为瑞典于默奥大学奥勒弗森·托马斯教授。

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        李安桂(右二)带领团队成员在建设工地测试研发产品设备。西安建大供图

全国高校黄大年式教师团队

2022年,西安建筑科技大学李安桂教授领衔的“地下空间环境保障”教师团队荣获教育部第二批全国高校黄大年式教师团队。

“2022中国新时代100大建筑”新闻发布会上,西安建筑科技大学李安桂教授领衔的“地下空间环境保障团队”参与的“糯扎渡水电站”“杨房沟水电站”“锦屏二级水电站”“拉西瓦水电站”和“雄安高铁站”5项国家重大工程分别入选“2022中国新时代100大建筑”中的水电站工程和交通枢纽项目名单。

30多年来,西安建大建筑设备科学与工程学院院长、建筑环境与能源应用工程国家一流专业负责人李安桂教授带领“地下空间环境保障”团队,扎根西北,急国家所急,面向地下水电、地铁、隧道、洞库、管廊等国家重大地下工程建设对环境保障领域重大需求,研发出附壁通风理论及技术、地下空间灾变环境高效通风引排技术、高效低阻低碳通风空调输配技术等多项成果,在我国雅砻江流域锦屏一级、二级水电站地下厂房通风空调系统和大渡河大岗山水电站,以及郑州地铁站、雄安高铁站、合肥地铁、西安咸阳国际机场T5航站楼等60余座国内外地标性大型工程中应用解决工程的环境保障难题。

他们的创新成果曾获国家技术发明奖二等奖2项、世界可持续能源技术创新奖和省部级一等奖4项。

李安桂是上世纪八十年代我国恢复高考后第一批大学生。1984年从山东建筑工程学院供热通风工程专业毕业后,先后师从新中国暖通专业的奠基人、西安冶金建筑学院戴庆山和西安交通大学制冷学科带头人吴业正教授完成硕士、博士学业,随后在2000年—2001年、2002年—2003年两度在英国权威机构研究访问,作为主要参与人担纲欧洲联合项目、威尔士大学建筑学院数项通风课题等工作,后又进入美国普渡大学、日本大学访问、合作研究项目。回国后,他根植国家大型工程建设需求,对地下空间环境与建筑通风的研究创新,完成了从跟跑、并跑到领跑的跨越,提出了新的理论及技术:建筑附壁通风理论及设计方法。

团队自主研发设计的软件系统,与传统全面通风相比,减碳可达60%以上(高大空间),并大幅降低污染物浓度,实现了空气高效清洁供给。

地下隧道钻孔作业产生的连续性“喷射型”粉尘、爆破作业产生的弥散性“脉冲型”粉尘,严重影响施工人员的身体健康,极易引发以肺组织纤维化为主的职业性“尘肺病”,这也成为难以破解的世界大型工程建设难题之一。

李安桂从控制尘源出发,重点探究钻孔产生的“喷射型”粉尘与爆破导致的“脉冲型”粉尘的发尘机理及扩散特性,研究通风气流与粉尘耦合扩散运移过程,给出钻孔、爆破过程的产尘量计算方法;提出改善生产卫生环境,控制粉尘职业性危害的高效通风设计原理与方法,最终解决了地下隧道施工期迁延难愈的粉尘控制难题。

团队的研究成果《基于工业生产过程粉尘逸散机制与通风控制设计原理及方法》《地下隧道及洞库环境安全保障关键技术研发与应用》获华夏建设科学技术奖一等奖。

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                               附壁通风技术用于雄安高铁站。西安建大供图

2020年新冠疫情爆发期间,团队参与中国工程院、科技部“新型冠状病毒传播与环境的关系及风险防控”紧急攻关项目;受住建部委托牵头编制完成了我国首部《公共及居住建筑室内空气环境防疫设计与安全保障指南》;承担了中国工程院咨询项目“公共及居住建筑室内空气环境防疫技术体系建设与安全保障策略研究”;2022年初陕西省疫情突发期间,受陕西省政府指派,担纲完成了西安咸阳国际机场新冠病毒传播空气输运路径解析及环境保障工作,助力陕西省疫情防控。

通风理论技术正被瑞典、丹麦等推广应用

李安桂团队的成果应用还解决了诸如中国对外承揽的最大水电工程——被称为厄瓜多尔“三峡工程”的厄瓜多尔CCS水电站等建设对环境保障的需求难题,而且他受Springer邀请,作为第一主编与北欧供暖通风卫生学会主席Kosonen共同编著聚焦国际研究前沿的“室内环境与可持续建筑”英文丛书。

他主持编著的附壁通风设计标准纳入国际通风设计指南手册,出版了系统性阐述等温、非等温、变工作区附壁流动及换热理论的中、英文专著,总结工程应用实践经验,牵头制定《贴附通风设计标准》,并被纳入欧盟暖通空调指南、国际通风手册等。

建筑通风国际大会主席Oloffson曾在瑞典期刊《能源与环境》专题推介,“取得通风和室内空气科学理论的重大突破”“提升了世界通风理论与技术发展水平”。 而李安桂团队研发的新一代贴附风管机也正在由国外学科带头人Olofsson  Thomas教授在瑞典进行推广应用。与此同时,目前李安桂团队还与丹麦Afsharia lireza教授合作研发“贴附+冷梁”新技术及设备。

2024年,李安桂参与编写欧盟REHVAGuidebook—OccupantTargetedVentilation(第五、六章)。

迈向一流国际合作平台

2023年10月,由中国工程院院士、2018年度国家科学技术奖获得者钱七虎任组长的专家组对李安桂教授牵头的又一项成果“地下空间灾变环境安全保障理论与关键技术研发及应用”进行鉴定,认为该研究成果创新性显著,总体上达到国际领先水平。    


                                                 新成果鉴定会。西安建大供图

2023年,依托陕西省政府“秦创原平台”,李安桂教授“高效贴附通风及低阻低碳建筑输配系统”系列技术发明专利签订技术成果转让合同,作价1500万元入股并成立西安建科优能科技有限公司,进行通风空调超低阻输配技术产业化生产。

“未来,我们团队将围绕地下环境保障智慧化等方向开展研究,不断推进技术产业化,进一步加强在人才培养、科研与协同创新等方面的国际合作,围绕地下空间战略需求不断取得创新成果,作为新质生产力要素为国家重大建设项目发挥作用。”李安桂介绍说。


 
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