環(huán)能科技：建筑科技創(chuàng)新 賦能綠色中國(guó)建設(shè)

文/本刊記者 鄭茂典

環(huán)能科技承擔(dān)了水立方項(xiàng)目的“水立方半導(dǎo)體照明規(guī)?；到y(tǒng)集成技術(shù)研究”工作

上世紀(jì)，全球工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展的同時(shí)，也引發(fā)了能源消耗巨大、環(huán)境污染和氣候變暖等全球性問(wèn)題，世界各國(guó)政府、機(jī)構(gòu)、建筑學(xué)者相繼提出了“綠色建筑”“近零能耗建筑”“低碳建筑”等諸多建筑理念。

我國(guó)的建筑行業(yè)，一頭連著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，一頭連著千家萬(wàn)戶(hù)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要行業(yè)，也蘊(yùn)藏著減排降碳的巨大空間和綠色潛能。為應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，2020年我國(guó)正式提出“3060”雙碳目標(biāo)。建筑行業(yè)作為支柱性產(chǎn)業(yè)無(wú)疑在減排降碳中肩負(fù)重任，如何從“高能耗、高排放”的傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)向節(jié)能、低碳的綠色發(fā)展模式，是擺在建筑行業(yè)面前的一道時(shí)代命題。

從“水立方”藍(lán)色光影裝點(diǎn)著夢(mèng)幻夜空，到“冰絲帶”優(yōu)聲傳導(dǎo)的魅力環(huán)境，一處處因創(chuàng)新科技所展現(xiàn)出來(lái)的獨(dú)特場(chǎng)景，為構(gòu)建綠色低碳建筑發(fā)展提供了有力支撐。企業(yè)是建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展科技創(chuàng)新的主體。建科環(huán)能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“環(huán)能科技”）始終堅(jiān)持以探索建筑未來(lái)發(fā)展方向?yàn)榧喝危鸩较蛐袠I(yè)引領(lǐng)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際知名的科技型企業(yè)邁進(jìn)。

環(huán)能科技先后承擔(dān)科技部支撐計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目138項(xiàng)；承擔(dān)住建部科技計(jì)劃項(xiàng)目共69項(xiàng)；作為主編單位，完成國(guó)家各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的起草共305項(xiàng)。

本刊記者了解到，環(huán)能科技是中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司下屬的科技型企業(yè)，由建筑環(huán)境與能源研究院、空氣調(diào)節(jié)研究所、建筑物理研究所等機(jī)構(gòu)于2020年8月整合而來(lái)。環(huán)能科技，始終發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)在數(shù)字服務(wù)、科研平臺(tái)、設(shè)計(jì)規(guī)劃等多維度不斷創(chuàng)新。一頭是科研，另一頭是成果轉(zhuǎn)化，在高質(zhì)量發(fā)展為導(dǎo)向的綠色低碳戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型過(guò)程中，環(huán)能科技融合跨行業(yè)的科技成果，全力實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)綠色低碳發(fā)展目標(biāo)。

“建筑行業(yè)發(fā)展影響到百姓生活的方方面面，建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)必然要轉(zhuǎn)向綠色低碳，不僅關(guān)系現(xiàn)在，也關(guān)乎未來(lái)，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和有顯著的作用和影響。”建科環(huán)能科技有限公司董事長(zhǎng)、中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與能源研究院院長(zhǎng)徐偉表示。

冰絲帶，擴(kuò)聲技術(shù)

視 欣賞建筑璀璨

北京中軸線(xiàn)北端，矗立著一座占地8萬(wàn)平方米的水晶宮殿——國(guó)家游泳館。白天，這座酷似水分子的建筑在陽(yáng)光下，宛如一位妙齡少女，嫻靜溫婉、柔情似水；夜幕降臨，它在燈光的裝扮下，頃刻間變得晶瑩剔透，宛如童話(huà)故事中的水晶宮殿。2008年，“水立方”作為夏季奧運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)館之一，為世界矚目，而其獨(dú)特的建筑風(fēng)格及其炫酷的氛圍燈光，更是成為焦點(diǎn)。中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所（環(huán)能科技整合前身）負(fù)責(zé)科技部863科研課題，承擔(dān)該項(xiàng)目的“水立方半導(dǎo)體照明規(guī)?；到y(tǒng)集成技術(shù)研究”工作。

建筑物L(fēng)ED景觀(guān)照明工程，是國(guó)家游泳中心建筑設(shè)計(jì)的有機(jī)組成部分，不僅對(duì)“水立方”整體建筑效果至關(guān)重要，而且對(duì)奧運(yùn)會(huì)賽事?tīng)I(yíng)造奧林匹克公園中心區(qū)完美的夜景環(huán)境至關(guān)重要。在中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所的研究下，最終確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用新型的ETFE透光材料。通過(guò)優(yōu)化ETFE氣枕光熱性能設(shè)計(jì)，平衡了室內(nèi)采光與隔熱矛盾，保證了室內(nèi)良好的光熱環(huán)境；結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首次創(chuàng)新采用了空腔內(nèi)透光的照明方式和大規(guī)模LED夜景照明智能控制技術(shù)，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的。

最終，“水立方”成為2008年奧運(yùn)場(chǎng)館景觀(guān)照明中惟一全部采用LED的場(chǎng)館，在兩萬(wàn)多平方米的外立面安裝了11萬(wàn)多只LED燈具。使用LED燈后，對(duì)比傳統(tǒng)照明采光方式，每年可減少汞排放量113.322克，每年減少二氧化碳排放量969.179噸，全年減少電能消耗745701.88千瓦時(shí)，全年節(jié)省電費(fèi)84.95萬(wàn)元，節(jié)能率達(dá)到73.34%。一系列技術(shù)突破以及成功的工程實(shí)際應(yīng)用，使該工程不僅是國(guó)內(nèi)的亮點(diǎn)和示范工程,也成為國(guó)際上典型工程。時(shí)至今日，十五年前建成的“水立方”依舊是一座世界級(jí)的低碳建筑，而整合后的環(huán)能科技則在LED夜景照明的成果轉(zhuǎn)換中不斷前行。

聽(tīng) 聆聽(tīng)建筑聲音

國(guó)家速滑館是2022年北京冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場(chǎng)館，其約1.2萬(wàn)平方米的冰面創(chuàng)下了世界之最，不過(guò)由于冰面屬于聲音強(qiáng)反射面，加之封閉的超大空間環(huán)境，館內(nèi)回音很大，無(wú)法達(dá)到擴(kuò)聲的基本要求。中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與能源研究院（環(huán)能科技整合前身）承擔(dān)了“國(guó)家速滑館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)”的相關(guān)工作。

在遵循電建聲學(xué)理論擴(kuò)聲區(qū)精確覆蓋和各覆蓋區(qū)盡量不相互干擾的基本原則下，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，形成了針對(duì)場(chǎng)館的解決方案。為克服水平指向性不足問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)方案中，對(duì)更難把控的冰面擴(kuò)聲區(qū)域，通過(guò)全頻音箱設(shè)計(jì)技術(shù)，使擴(kuò)聲區(qū)域從垂直到水平指向性都得到嚴(yán)格把控，擴(kuò)聲時(shí)溢出指定區(qū)域的聲音成分也最大可能地降低。但擴(kuò)聲區(qū)域相互干擾是不可能完全避免，如果想做到讓各擴(kuò)聲區(qū)域不互相干擾，需要讓擴(kuò)聲區(qū)域分割數(shù)量減少。國(guó)家速滑館擴(kuò)聲一共劃分為8大區(qū)域，其主要使用8串面陣列音箱擴(kuò)聲覆蓋。

在擴(kuò)聲設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)采用集中吊掛與分散延時(shí)補(bǔ)聲相結(jié)合的方式，充分利用電聲手段克服建聲不足，實(shí)現(xiàn)了高清晰度的擴(kuò)聲效果。達(dá)到語(yǔ)言擴(kuò)聲清晰度平均值超過(guò)0.6，而奧運(yùn)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)是0.5，該創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)超國(guó)際水平，是中國(guó)智慧在擴(kuò)聲領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)。

西藏浪卡子縣采暖工程是亞洲規(guī)模最大的太陽(yáng)能供熱采暖項(xiàng)目

觸 感受建筑溫度

西藏浪卡子縣太陽(yáng)能集中供暖工程，是在高原高海拔地區(qū)利用清潔能源供暖的利民舉措，對(duì)于“雪域凈土”的生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重大意義。作為全球大型太陽(yáng)能集中供熱的標(biāo)桿項(xiàng)目，浪卡子項(xiàng)目在聯(lián)合國(guó)大會(huì)、世界太陽(yáng)能大會(huì)以及國(guó)際能源署Task55專(zhuān)家會(huì)議等多個(gè)重要場(chǎng)合，成為全球?qū)＜谊P(guān)注的焦點(diǎn)。

浪卡子項(xiàng)目位于海拔4500米以上的西藏自治區(qū)山南市，冬季最低氣溫在零下20度左右，于2018年建成并當(dāng)年投入使用。浪卡子縣大型太陽(yáng)能集中供熱項(xiàng)目，建設(shè)前期邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能研究和應(yīng)用領(lǐng)域的權(quán)威專(zhuān)家組成專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，環(huán)能科技整合前身的中國(guó)建筑環(huán)境與能源研究院作為專(zhuān)家組之一，采用“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目研發(fā)的大型太陽(yáng)能供熱集成設(shè)計(jì)方法、大型蓄熱水池建造技術(shù)等，僅依靠太陽(yáng)能滿(mǎn)足城區(qū)8.9萬(wàn)平方米建筑供暖需求，促進(jìn)了西藏地區(qū)供暖方式變革。

我國(guó)太陽(yáng)能總輻射資源豐富，總體呈“高原大于平原、西部干燥區(qū)大于東部濕潤(rùn)區(qū)”的分布特點(diǎn)。其中，青藏高原最為豐富，年總輻射量超過(guò)每平方米1800 kWh，部分地區(qū)甚至超過(guò)2000 kWh每平方米。西藏太陽(yáng)能資源最豐富的月份是11月、12月和1月，而這段時(shí)間正是西藏氣溫最低的時(shí)段，極端低溫達(dá)到零下40度到零下50度左右。作為全世界太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的地區(qū)之一，西藏地區(qū)極為適合發(fā)展太陽(yáng)能供熱供暖技術(shù)。

該項(xiàng)目系統(tǒng)白天利用大平板集熱器組成的集熱場(chǎng)高效吸收太陽(yáng)能，并將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱水池中，根據(jù)建筑不同的用熱需求進(jìn)行用熱的合理調(diào)配。浪卡子項(xiàng)目建成時(shí)是當(dāng)時(shí)世界海拔最高的太陽(yáng)能區(qū)域供熱供暖工程，是中國(guó)太陽(yáng)能區(qū)域供熱供暖工程從0到1的突破，它實(shí)現(xiàn)了整個(gè)采暖季100%太陽(yáng)能供熱，是世界上第一個(gè)太陽(yáng)能實(shí)際運(yùn)行保證率達(dá)到100%的大型太陽(yáng)能集中供熱項(xiàng)目。

在建筑行業(yè)增長(zhǎng)趨緩的背景下，人們對(duì)居住空間體驗(yàn)感的重視，應(yīng)當(dāng)視為行業(yè)重要的升級(jí)方向，能否營(yíng)造綠色、舒適、健康的居住環(huán)境，已經(jīng)成為新一代消費(fèi)者的首要追求和關(guān)鍵考量?！耙暋薄奥?tīng)”“觸”，是建筑行業(yè)從傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向綠色、低碳為人們提升生活幸福感所帶來(lái)的真實(shí)感受，這背后是以環(huán)能科技為代表的企業(yè)守正創(chuàng)新，發(fā)揮技術(shù)與資源優(yōu)勢(shì)，帶領(lǐng)社會(huì)生活闊步向前。