在疫情防控中，不僅有醫護人員奮戰在一線，還有一群“空調人”在貢獻力量。

暖通空調的學科全稱是供熱、供燃氣、通風及空調工程，系統維系建筑內的暖氣、空調、通風、照明等運行。為了節約能源、保護環境，清華大學建筑節能研究中心主任江億圍繞能源利用、建筑模擬分析、人體熱舒適等方向開展探索，致力于創造各種適宜的室內環境，成為我國人工環境學的倡導者之一。

暖通空調領域的科研成果，也成了抵擋疫情肆虐的堅實之盾。2003年春天，北京大學人民醫院因非典疫情發生院內感染而封閉，空蕩蕩的門診樓內，出現了一群讓人意想不到的身影——江億帶領清華大學建筑學院團隊通過模擬空氣流動狀態，摸清了非典病毒在門診樓內的傳播軌跡，率先為非典疫情下空調系統安全運行提供了“中國方案”。相關科研數據被運用在此次抗擊新冠肺炎疫情守護方艙醫院內醫護人員的安全中。

將暖通空調技術用于蔬果保鮮、地鐵通風等民生領域，開發出國際通用的能耗模擬軟件，發明建筑控制管理平臺群智能架構，圍繞“零碳”運行目標提出“光儲直柔”新型配電方式……40余年來，作為我國暖通空調領域的首位院士，江億親歷了這一專業從“冷”到“熱”的過程，見證、實踐和推動著我國建筑節能、環保、低碳領域的發展。近日，江億榮獲2022年北京“最美科技工作者”稱號。

清華大學建筑節能研究中心主任江億

破解果蔬保鮮難題

1969年，還沒讀完初中的江億就被分配到內蒙古插隊，“這段經歷是我人生的巨大轉折點，我進入了一個完全不一樣的社會。”半農半牧的五年時間里，江億徹底融入了鄉間生活，從老鄉那里學到了大量的人生經驗，連口音都帶上了些許當地的味道，“直到現在，我閑下來也總要去農村轉轉，這樣心里才踏實。”

后來，江億考入清華大學暖通專業深造，但他從未忘記那段帶著泥土氣息的生活經歷。用科研為老鄉們解決民生問題，“干點真活兒”，是他一以貫之的信條。大學期間，江億實際只在清華園里學習生活了半年，其余的“課程”其實是在二七車輛廠、878電子廠的車間里上的。爬風道、鉆冷卻塔、進鍋爐房……在“工廠大學”里，他和同學們邊勞動邊學習，直接參與到工程項目中，解決生產中“恒溫恒濕”等特殊環境要求。“知識不是蹲在屋里學出來的，是干活干出來的，要結合實踐。在工廠里我實實在在地感覺到，我們學的東西真的有用，真能解決師傅們生產中急需解決的關鍵問題。趕緊把知識弄明白了，就能盡快用在生產上。”

上世紀80年代初，在清華大學就讀熱能系空調專業研究生的江億接到了一個課題。

秋季蘋果大量產出時，市場供大于求，果農手中的蘋果大量積壓，賣不出好價錢。而由于缺乏合適的存儲條件，一旦過季，消費者就無法買到品質良好的蘋果。江億回憶道：“到了春節，老百姓家里想買點蘋果過年，只能買到口感發‘面’的品種，其實這就是因為儲藏條件達不到，把原本的脆蘋果放‘面’了。”

那時，山村大多尚未通電，修建冷庫存儲的方法自然是行不通。利用當地的自然環境條件，營造出能夠維持蘋果的口感、營養成分的環境，是最為可行的思路。山西省的果樹專家祁壽椿為窯洞改造了通風孔，在一定程度上降低了存儲溫度。為了進一步改善存儲環境，應山西省農科院邀請，江億來到山西參與方案的熱環境優化。

人工環境營造，就是通過各種技術手段，創設出一個與室外溫度、濕度不同的環境。在山西的窯洞內，江億和其他果蔬專家運用塑料薄膜、硅橡膠窗等常見的材料，共同研發出氣調技術，實現了窯洞內通風、透氣、控溫。用氣調技術貯存秋季收獲的蘋果，能維持至少半年的新鮮度，果實的硬度、營養成分等指標依然優秀。

這項技術徹底改變了當時的果蔬行業，在山西省、河南省、山東省等蘋果產區迅速普及開來，果農的收入大幅增加，各地的消費者也能更方便地買到香、甜、脆的蘋果。直到現在，山西、河南等地還有果農用著這種“土法子”造出的“土窯洞”，一年四季的儲藏溫度都能控制在0℃至6℃，保鮮效果堪比高級冷庫。這項技術讓國外專家都感到驚訝：“在沒通電的地方也能做到這樣，簡直不可思議！”

被譽為“百菜之王”的白菜，是北方家家戶戶過冬必備的。但白菜放久了，常會出現掉葉、腐爛的情況，為了保鮮，需要隔幾天就倒垛一次，費時費力。江億和北京蔬菜所的專家合作，發現了導致白菜腐爛的“罪魁禍首”——乙烯。

原因找到了，便可以有針對性地解決問題。此前，白菜存放堆垛前，需要工人用拍子挨個拍打白菜，用人力盡量促使白菜中的乙烯排出。而江億設計出一套新方案，白菜收獲后就地挖出地窖，底部搭起架子懸空碼放，在最下方鋪設風道。通過合理的碼放設計，控制好地窖內的溫度、濕度，只需定期開啟鼓風機通風，空氣便可輕松帶走白菜存放過程中釋放出的乙烯。頭一年秋天收獲的白菜，第二年夏天拿出來仍然新鮮得很，我國北方地區的白菜存儲問題得到順利解決。

“那時候我們國家缺吃的，就要解決吃的問題。現在咱們有溫室、有大棚，一年四季什么菜都有了，這些也都成為了歷史。”江億感慨道，隨著經濟發展，暖通領域逐漸從“冷”到“熱”，他的研究方向也發生轉變，通過改善建筑的空調、通風、暖氣等設施，控制人居環境、工作環境，讓室內更加舒適。采用新人環工程設計理念和具體方法，他主持開發了這一領域的第一套計算機控制系統，并成功應用在人民大會堂、故宮博物院等30余個重點工程中；組織團隊開發了擁有自主知識產權的建筑熱環境和能耗模擬軟件DeST，現在這款軟件已是該領域的國際通用三軟件之一。

疫情中的“逆行者”

2003年的北京，春夏之交，非典肆虐，感染人數節節攀升。

北京大學人民醫院是非典疫情的“風暴眼”之一，因發生院內感染，醫院被整體封閉。隨著疫情相關信息的逐漸公布，“天井病房”這個詞為人們所熟知。

為了方便每日接診大量的急診病人，人民醫院將急診留觀病房設置于急診科與門診大廳之間的通道。其四周原本都是建筑物，加了個蓋子便成了病房，只依靠頂部的換氣扇來通風換氣，因此被人們稱為“天井病房”。

密閉、擁擠的環境，讓非典病毒在這個空間里迅速傳播。但除了急診留觀病房外，樓內的其他科室、病房也不同程度出現了感染。明明各病房之間不存在人員的交叉和接觸，為什么還會出現病毒傳播？危重的病情，謎一般的傳播路徑，讓人們談“非”色變。

當時，中國制冷學會迅速成立了抗擊非典肺炎空調系統專家小組，江億任組長。摸清病毒的傳播途徑，是阻斷傳染病鏈條的重要環節，人民醫院封閉后，江億和團隊臨危受命，成為“逆行者”。

“我們這個小組的專家，都是從事通風、空調、空氣相關研究的。我們去人民醫院的目的，就是要在這個典型場景下，研究非典病毒到底是怎樣通過空氣傳播的。”江億回憶道。

實地走過一間間病房后，江億注意到了一個細節——在“天井病房”旁邊，是兩間相對的骨科門診室：一間窗戶面向“天井”的診室中，大夫均不幸被感染；而另一間診室的窗戶向外開，大夫無一感染。“天井”周邊也都是開窗的建筑，盡管同樣可能接收到“天井病房”的排風，卻也未出現感染病例。

于是，江億團隊在人民醫院開展了氣流實驗，模擬各區域病毒相對濃度的分布，反演出了病毒通過空氣傳播的路徑。“天井”的空氣流通是非典病毒在樓內傳播的重要因素，不同位置的空間對“天井病房”排出的空氣稀釋倍數相差很大，這就導致感染狀況的巨大差別。

阻斷病毒在空氣中的傳播，通常有兩種途徑：一是過濾，即采用戴口罩、安裝空氣過濾裝置等方式，可以有效降低傳播概率；二是稀釋，通俗地說便是通風換氣，這種方式更易操作、更加常見。

“就像把一滴墨水滴入水里，我們要搞清楚的是，究竟需要多大量的水才能將墨水沖淡。”江億說，墨水就像是環境中的活病毒，究竟要引入多少清潔的空氣才能使得病毒濃度降低至沒有傳染能力，這一指標需要通過反復的實驗驗證。江億團隊計算醫院內各種環境的空氣流場，最終測算出了安全閾值，證實當病毒稀釋倍數達萬倍以上時，造成感染的可能性很低。

相關數據和結論，在當時的廣州也得到了驗證。

時值初夏，氣溫逐漸升高，“開空調會導致非典病毒傳播”的流言四起。面對未知的病毒，市民也產生了擔憂，家中、寫字樓的空調到底能否使用？空調里是否需要撒上消毒劑？大型公共建筑在疫情之下究竟要如何通風、運行？

江億帶著團隊一棟一棟寫字樓跑，進行現場評估，明確了新風系統的稀釋作用以及空調系統內部的過濾、消毒裝置，都能對防止病毒傳播起到關鍵作用，率先為應對非典通風空調系統的安全運行找到了答案。“因為前期已經有了大量的科研數據，我們確信，只要達到一系列要求，保證空氣稀釋濃度達到標準，就不會發生傳染。”另一方面，為了緩解民眾的焦慮情緒，北京市科協、北京制冷學會專門開通了幾部熱線電話，江億與學生一起24小時輪流值班，面向社會解答相關疑問。

抗擊“非典”積累下的寶貴數據，在2020年初再次發揮了巨大作用。

新冠疫情暴發后，江億再次聯絡全國各地的專家，牽頭組建起中國制冷學會抗擊新冠肺炎專家小組。在方艙醫院的建設中，怎樣更好地防止醫護人員感染，成為重要課題。

新冠病毒感染者住進病房，面對封閉空間內存在的確定傳染源，怎樣讓醫護人員盡可能少地接觸到病毒？病房里的哪些位置更安全？專家小組針對相關問題提供了研究參數，通過氣流的科學運行，為武漢方艙醫院參與救治的醫護人員筑起了“空氣屏障”。

打造“零碳”建筑

在工業革命短短200多年歷史中，人類使用了地球積累百萬年的化石能源，這樣的發展當然是不可持續的。大氣污染、氣候變化等問題越來越受到人們的重視，我國已經宣布要在2060年實現“碳中和”的發展目標，改變能源結構、解決碳排放問題，逐漸成為全社會關注的熱點。

建筑能耗大約占到全球能耗的三分之一，如何讓建筑更加節能，怎樣推動我國能源結構向低碳化甚至“零碳”轉型，成為了江億的科研重心，“感覺我們暖通領域，逐漸從配角一點點成了主角。”

在江億看來，未來，由風電、光電、水電、核電和生物質能構成的零碳能源系統將是發展的必然趨勢。越早建成新的零碳能源系統，越能在發展中占據主動權。但能源結構的轉型，意味著能源傳輸鏈條需要相應地做出變化，以電為例，火電需要由大型發電廠集中發電后統一分配供給，如果轉換為風電、光電，就需要建設分布式的新型電力系統，并解決電網的調蓄問題。

江億開始了考察，他將視野首先投向廣闊的農村，“我這個人，離不開村子。”以高分衛星遙感影像為基礎，利用深度學習模型，江億團隊提取全國城鎮和農村的建筑區發現，農村建筑往往建有大面積的屋頂，幾乎每家每戶的屋頂都能安裝發電能力20千瓦以上的光伏發電設備。通常來說，一戶人家每年用電不會超過2000度，但如果安裝光伏發電設備，每戶每年發電量可達2.5萬度，是其家用電量的10倍以上，余電接入電網，便可化零為整。如果這個思路能夠推廣至全國，預計年發電能力將達到2.95萬億度。這個數據，超過了今年1至4月我國全社會用電量的總和。

于是，江億提出了“光儲直柔”的電力運行新思路，就是將建筑的光伏發電、儲能、直流配電和柔性用能有機融合，實現建筑與電網之間的友好互動。

2019年，江億團隊與當地企業合作，在山西芮城莊上村建起了農村“光儲直柔”村級直流微網試點。在莊上村的農戶屋頂及村內的零散空地安裝太陽能光伏板，其產生的電能除農戶自用外，還能供村內的公共建筑、街道照明、農業生產設備使用，余電則成為可銷售的能源，經變壓器接入現有電網。這樣一來，農村家庭不僅無需再支出電費，每年還能通過售電獲取七八千元的收入，補貼家用。

“有了這項技術，就把農村燒煤、燒油、燒柴火的需求統統趕走了。”江億希望通過“自發自用、余電上網”的發展思路，徹底改變農村的能源系統，一個村便是一個小型“發電廠”。同時，秸稈、枝條、稻草的歸宿也不再是爐灶里的燃料，而是通過光伏設備產生的電能加工成生物質能源產品，不僅能提升綜合能源效率，還可為農民提供新的經濟收入渠道，助力鄉村振興。

讓建筑從單純的能源消費者轉變成能源產消者，是江億的愿景。這個問題當然不只存在于農村，城市中的公共建筑更是一個個“用電大戶”。在美國考察時，江億發現，他們的建筑大多采用全封閉模式，室內環境與室外完全隔絕，僅是用于換氣的通風系統每平方米的耗電量，就遠遠超過了國內建筑每平方米綜合用電量，“這樣的建筑是不健康的、高浪費的，人生活在其中也是不舒適的。”

要實現“零碳”目標，堅持綠色的建筑運行模式是重中之重。而“光儲直柔”技術，是在建筑節能的前提下，主動地配合、適應新型電力系統的建設和實現的新技術。用好建筑外表面的光伏空間，內部發展儲電裝置調節風電、光電的波動，調動建筑物內部用電裝置的靈活性、可調節性，就能大幅減少火電的應用，從而降低二氧化碳的排放。

近日，江億作為我國建筑節能、暖通空調制冷、人工環境等領域發展的重要引領者之一，在由北京市委宣傳部、市科協等部門組織開展的遴選活動中，榮獲2022年北京“最美科技工作者”稱號。談起獲獎的感受，他淡然地說：“我只希望安安靜靜地用好寶貴的時間，再為國家發展做點事，再給老百姓解決幾個實際問題。這是科研工作者的責任，也是我的最大心愿。”

以上信息由CCRRN文徑網絡設計整理

原標題：空調院士

本文來源：北京日報   文徑網絡數據中心：尹維維  劉紅娟編輯  劉真  方俊審核

特別提示：本信息來自網絡，如有著作版權及知識產權問題請聯系刪除。