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中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿:将环保理念践行到底
来源:经济日报 时间:2022/5/30 10:37:13 用手机浏览

今年70岁的中国工程院院士江亿,近日荣获由北京市委宣传部、市科协等部门联合授予的2022年北京“最美科技工作者”称号。这位头发花白的老人,接受采访时平易近人,会滔滔不绝地讲故事,还会乐呵呵地问记者:“我是不是又成话痨了?”

江亿是清华大学建筑节能研究中心主任,2001年成为我国暖通空调领域的第一位中国工程院院士。调节一屋冷暖,是他的事业,也是关系全球气候变化与未来能源革命的大事。

一线是做科研的根

务实笃行是江亿院士的鲜明特征。在他的科研履历里,有北京人民大会堂、故宫博物院等大型重点建筑的空调系统工程,也有接地气的苹果、白菜储存保鲜设计。

“我不是走学院派道路的,我深受工人农民影响。”江亿的科研风格与他青少年时期的经历密切相关。

江亿1952年出生于北京,学生时代在天津读书。1969年年初,他去了内蒙古四子王旗半农半牧区插队。“我父亲是数学教授,因为耳濡目染,我从小特别喜欢数学。如果按部就班上学,可能就去读数学系了。”

江亿在内蒙古农村待了4年半。那时,共有7个天津小伙子在村里插队,白天干活,晚上拿着书本学习讨论,想着怎么把农村变好。“我在那里真正认识到中国社会、中国老百姓是咋回事。现在教给孙女的好多谚语,还是那时跟当地老乡学的。”江亿说。

1973年,江亿在村里入了党,被推荐参加“文化大革命”期间唯一的一次高考,进入清华大学建工系暖通专业学习。

暖通是建筑的组成部分,包括供暖、通风、空气调节三个方面。最常见的是建筑里的采暖、空调等设备。清华大学暖通专业创立于1952年,恰与江亿同龄。这个专业不是他填报的志愿,而是国家分配。江亿从此在暖通专业深耕了一辈子,他笑称这是“先结婚后恋爱”,又“白头偕老”。

从1973年10月至1974年4月,江亿在清华大学校园里只读了半年书,老师就带着同学们一起下了工厂,在各种工程实践中学习,广泛接触社会。老师工作之余拎着块小黑板,在宿舍里给十几个学生上课,是江亿记忆中最常见的课堂景象。

“过了一两年,我豁然开朗,工程问题我似乎都会了。”江亿说,跟工人师傅们贴心交流,让他收获很大。“那时没有考试,同学们直接用刚学到的知识解决实际生产问题,学习动力很强。”

1978年10月份,清华大学恢复研究生招生,江亿回校应考。之后几年,他先后获得清华大学热能系硕士学位、博士学位,毕业后留校任教至今。

回顾青少年时代那段曲折的求学经历,江亿不觉得辛苦,反而觉得受益终身。

2007年,是江亿本科毕业30周年,同学们在清华大礼堂开会,看到会场标语上写着“人民送我上大学,我上大学为人民”,很多人流下热泪。“就是这句话鼓励我们上大学、参加工作。要做点实实在在的事,才能对得起老百姓。”江亿说,后来这么多年做研究、教书,始终没离开一线,“那是家,是根底,要定期去农村转转,心里才踏实”。

理论和应用相结合

沉到一线,为江亿之后的发展打下了坚实基础。“基础理论和应用研究相辅相成。基础理论弄明白了,能找到破解工程问题的关键;工程问题解决了,能加深对基础理论的理解。”江亿说。

40年前,还在读博士的江亿参加了由山西省农科院主持的国家“六五”攻关重点项目“苹果的产地储存技术”,负责热环境原理研究及性能优化。当时农村没条件建冷库,苹果的储存期不长,存久了就不脆了,卖不上价。为了解决这个难题,江亿坐火车去农村调研测试,常常买站票来回。

借鉴农民打窑洞存苹果的土办法,江亿团队研究出“土窑洞+自发式气调技术”――打出几十米的窑洞,再修一条通风道,通过控制窑洞内外空气的流通来调节洞内温度,让温度常年控制在0摄氏度至6摄氏度。不耗一千瓦时电,头年秋天收获的苹果存到窑洞里,来年5月份拿出来吃还是脆甜的。“农民的劳动果实存到春节再卖,1斤可以多挣2角钱。”江亿说。

苹果储存是江亿早期的科研工作,但节能环保的理念贯彻他的一生。他是人工环境工程学科的倡导者之一,该学科旨在节省能源保护环境的前提下,为人类创造各种适宜的室内热湿环境。围绕此目标,江亿组建了一支研发团队,开展建筑节能领域系列研究,系统参与了该学科基础理论、基础方法的建立和发展,完成了多项核心技术研发,直接主持了百余项人工环境工程项目。

江亿建立了建筑热过程的“状态空间”模型,率先提出热过程随机分析概念和方法;提出热湿环境分析的热学新概念和新方法,为找到新的节能系统形式和设备方式探索出新途径;提出一系列供热空调系统控制调节方案和在线故障诊断方法,应用于北京人民大会堂等200多个工程;提出城市热电联产供热兼顾电力系统削峰填谷的运行方式,对城市能源系统有重要参考价值。

2001年,49岁的江亿凭借在建筑热环境模拟分析、地铁热环境仿真与控制、热网调节与优化等方面的研究成果,当选为中国工程院院士。

2003年北京非典型肺炎肆虐,江亿带领团队进入疫情重灾区――北京大学人民医院现场实测,分析研究病毒传播规律,率先为应对疫情区域的通风空调系统安全运行指明方向。2020年新冠肺炎疫情暴发后,室内环境安全引起重视,他第一时间牵头成立了“中国制冷学会抗击新冠肺炎专家小组”,为有效抑制病毒在空气中传播献计献策。

“建筑节能在过去是个不起眼的行当,是配角,现在随着节能环保理念的深入,我们成主角了。”江亿感慨道,入行40多年,从解决吃得好到解决住得健康舒适的问题,再到改变能源结构,解决全球气候变化的问题,这既是一个行业水平的提升,也是国家综合国力和人民生活水平不断提高的体现。

推广实用节能技术

作为一名在国内完成本硕博教育的“土专家”,在面对节能领域的“洋技术”时,江亿有着建立在务实基础上的强大自信。

是发达国家建筑能耗高,还是中国建筑能耗高?“每平方米建筑耗能,中国是美国的40%。”江亿介绍,这个数据是其团队做了3年中美校园建筑节能排放对比研究后得出的结论,中国选的地点是北京清华园,美国选的则是与北京气候接近的费城。出现这种结果,是由于发达国家室内温度冬天调得太高、夏天调得太低,并且24小时长开不关造成的。

建筑节能常以采用了多少项先进节能技术为指标,却少有人关心实际用能数据。江亿曾多次公开批评那些看似时髦却不实用的节能技术。

“中国应该走一条与发达国家不同的建筑节能技术路线。在节能环保方面,我国不但重视科技,还尊重自然,这代表了一种先进文化。”江亿说,未来能源之路,应该是取之不尽、用之不竭的可再生能源。

面向未来,江亿期待在全国推广“光储直柔”技术。光储直柔是在建筑领域应用太阳能光伏、储能、直流配电和柔性交互四项技术的简称。光储直柔是发展零碳能源的重要支柱,有利于直接消纳风电光电。

目前,江亿院士团队已在山西省芮城县开展能源革命技术示范工作。他们通过实际调研发现,一个经典的北方农村院落,住房、粮棚、库房等总面积为300多平方米,屋顶可装28.3千瓦光伏发电设备。中国农村各种建筑物屋顶总面积为200多亿平方米,可装20亿千瓦的光伏发电设备,一年发电能力接近3万亿千瓦时。农村屋顶光伏利用在未来零碳社会将属于重要资源。

江亿理想中的未来农村将彻底电气化,“自发自用,余电上网”。一户投资6万元至8万元安装光储直柔系统设施,做饭、采暖、制冷、农机、汽车等用电都可免费获得,一年余电销售收入可达7000元至8000元。

一屋冷暖,干系环球凉热。实现“双碳”目标,在江亿看来,是建设美丽中国的必由之路。“用零碳能源系统慢慢替代化石能源系统,才能真正实现可持续发展。” (经济日报记者 佘惠敏)



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