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建筑有风度 更要有温度
——记中国建筑西北设计研究院暖通总工程师周敏

2020-09-16

科学中国人 2020年15期
关键词:暖通空调

王 涵 通讯记者 冯 桦

自20世纪60年代随父辈来到大西北支援国家建设,历经50年周敏已成为“一带一路”倡议建设西北的主力军。入行35年,他一直工作在一线、快乐在一线,同时也成就于一线、回馈于一线。作为我国暖通领域的领军人物之一,周敏最大的愿望是用几十年如一日、精益求精浇筑的工匠精神赋予现代建筑全新的意义。未来,他将一如既往,不忘初心:服务西部、坚守一线。

周敏,中国建筑西北设计研究院机电五所所长兼暖通专业总工程师。1985年在西安冶金建筑学院暖通空调专业获学士学位,2004年在西安建筑科技大学暖通空调及燃气工程专业获硕士学位。全国建筑产业“大国工匠”宣传人物,首届陕西省工程勘察设计大师,陕西省五一劳动奖章获得者,国家科学技术奖励专家库专家,2015年荣获第十四届全国优秀工程勘察设计奖“银质奖”,2017年荣获陕西省科学技术奖二等奖。从业以来主持完成工程项目百余项,荣获工程设计奖项20余项。主编的国家行业标准已发行4部、待发行2部;参编的国家行业标准已发行9部、待发行6部;主编行业专著待发行1部;参编专著已发行5部。公开发表学术论文22篇。

他的研究领域和范围比较广泛,主要侧重于节能新技术的研究和应用。在他的诸多研究中,尤以在国内暖通领域取得的成就最为卓著。30余年,作为我国该领域的领军人物之一,他最大的愿望是用几十年如一日、精益求精浇筑的工匠精神赋予现代建筑全新的意义。他就是中国建筑西北设计研究院(以下简称“中建西北院”)暖通总工程师、院副总工程师、绿色能源与建筑低能耗技术研究中心主任周敏。

自20世纪60年代随父辈来到大西北支援国家建设,历经50年,周敏已成为“一带一路”倡议建设西北的主力军。入行35年,他一直工作在一线,快乐在一线,同时也成就于一线、回馈于一线。未来,他将一如既往,不忘初心——服务西部,坚守一线。

节能领域的一个传奇

以机场、车站为代表的高大空间建筑,围护结构以大面积透光玻璃幕墙为主,进深大,旅客等候区域的层高多为10米以上,甚至超过20米,旅客人员密度变化大。这些特点造成了机场、车站室内单位面积电耗为普通公共建筑能耗的2~3倍。其中,空调电耗约占建筑总能耗的50%~70%,因此降低空调电耗是机场、车站类建筑节能的关键。

因成功使用了针对高大空间的新型节能空调系统,西安咸阳国际机场成为国内外屈指可数的节能典范并被行业认可,开辟了节能领域的一段传奇。而创造传奇的人就是周敏,西安咸阳国际机场的节能实践,是他最成功的探索,也是最艰难的探索。

“又要马儿跑得快,又要马儿不吃草”这是违反客观规律,不可能实现的事情,但周敏却向不可能发起了挑战。早在西安咸阳国际机场T2航站楼的空调系统设计中,他就克服重重困难和阻力率先采用了冰蓄冷技术,成为早期国内使用该项技术的西部第一人。周敏坦言:“项目初期,虽已进行过充分的准备,但仍然遭到了质疑和反对,因为新技术太多,有的技术在当时还只是停留在纸上。”但周敏却用坚持不懈的努力打消了大家的疑虑,使项目得以顺利进行。

周敏

之后,西安咸阳国际机场二期扩建工程T3A航站楼开建,周敏组织,联合清华大学、北京华创瑞风空调科技有限公司等单位,在西部机场集团机场建设指挥部的大力支持下,针对机场车站类高大空间的特点,进行了科研攻关。根据高大空间能耗的特点,周敏制订了科学严谨的节能方案,从“降低空调负荷、减少输送能耗、提高制冷供热效率”3方面着手,同时,引入温湿度独立控制理念——空调温度和湿度独立控制以提高制冷效率,重点研究了4个创新性技术的系统集成和1个关键技术。

谈起项目的创新点,周敏滔滔不绝,他有个形象的比喻:“葫芦娃七兄弟里有四娃喷火吐雷,也有吸水吐水的五娃。辐射供冷供热也是这样的一对孪生兄弟,虽原理相同,但是实际操作起来难度却相差很大。”确实如周敏所说,在实际操作中辐射供热好处理,辐射供冷却有点麻烦,运行中稍有不慎就会给地面带来凝结水,来往的人容易滑倒摔伤,出现安全责任事故。那么到底多少度的冷水供水温度可以起到最佳供冷效果,同时又安全无凝结水出现呢?周敏决定通过实验找到这个“最佳点”。

因为实验的对象是“地面”,所以周敏决定把“地面”搬到实验室进行研究,但要造出包含完整混凝土层、供热供冷水管层和地表大理石、塑胶层的地面,首先就是一件不容易的事情。西安找不到厂家生产,周敏只好挨个打电话求助,最终在朋友的帮助下,制作出18个“大块头”,面积均为1米×1米、厚度近400毫米、重量四五百斤,周敏自己联系了吊车托运。因为实验场地在北京,所以周敏只得多次往返于北京、西安两地,耗时3个月,终于完成了实验。周敏说,为了做实验,他竟无意中只身串起了整个产业链:寻找货源、订购砍价、联系物流、找场地、找吊车、做实验、销毁“地面”。虽然过程很复杂也很艰难,但这样的经历却为周敏的辐射供冷供热技术能够成功应用打下了坚实的基础。

周敏常说:“新技术不是用来堆砌的,而是需要进行系统的考虑和整合,做到了这一点,就会收获1+1>2的效果。”顺着这个思路,周敏发现,溶液除湿和置换送风对于独立温湿控制而言是一对黄金搭档。温湿独立控制研究方面的国内权威是清华大学的江亿院士,周敏找到江亿院士坦诚表达了自己想要合作的意愿,江院士爽快地答应了,双方达成了合作意向:共用知识产权和成果,共同享有建后测试和分析的结果。那段时间,为保证达到最好的合作效果,周敏每隔1到2个月就专程前往北京向江亿院士报告工程实施的情况和状态,双方合作得很融洽,工作进展得很顺利。

不愿被常规束缚,勇于创新,喜欢挑战对周敏来说或许是与生俱来的性格密码,工作中他总是能有新的发现。在串联模式新技术上,周敏又来了一次前所未有的突破。在研究中,他获得了一个新想法,可以改变原先的并联模式,采用串联模式尝试能量(温度)的梯级利用。但采用这项技术风险很大,前面消耗太多,后面如何接续,串联模式难以控制,易产生多米诺骨牌效应。原先支持周敏创新的朋友,也发出了质疑的声音。但如果这项技术能成功,带来的节能效果实在太可观了,周敏不想放弃。每天完成了繁重的工作后,利用业余时间攻坚克难,周敏终于探寻到能量候补、应变调节的处理方式。

在“置换送风技术”的创新应用上,周敏仍然坚持了他一贯的风格——一条路走到黑,把“传说”中的技术用到实际的工程应用中。当时“置换送风技术”在国内仅停留在理论阶段,研究的人少,研究资料也少。周敏为了将这项技术研究透,就将国外介绍置换通风技术的书籍翻译成中文,经过一番努力,他不仅熟练掌握了这门技术,还根据机场的特点及现有的技术做了创新和改造,最终这项技术在为机场营造舒适的室内环境中发挥了大作用。

经过5年努力,周敏终于研究出了一种由地板辐射供冷供热、溶液除湿、置换送风及干盘管集成的新型空调系统。在减少空调设计负荷、降低空调系统输配能耗、提高冷源效率等方面,经2012年和2013年两年运行的数据和现场实测发现,与应用传统空调方式的T1、T2航站楼相比,T3A航站楼年耗电量降低39%,冬季年耗热量降低23%,折算节省运行费用每年930万元,节省初投资约3000万元,同时与国内同类空调相比节能超过50%。此项技术的应用为国家节省了大量的能源,避免了极大浪费。周敏的工作为暖通节能领域翻开了一个新篇章。

但西安咸阳国际机场的项目仅是周敏工作生涯中的一个缩影,对他来说,每一次项目的调研、设想、实施、完成都是一个充满无限可能的探索之旅。因为无畏,所以敢挑战;因为未知,所以过程更精彩;也因为不易,才让结果更动人!

一腔热忱为求知

去过周敏办公室的人或许都会有这样一个感受——这里简直就是书的海洋。除了书柜里一排排摆放整齐的书,桌子上也堆着书。墙角的四五个纸箱子不仅里面装满了书,上面也放满了书、资料和样本。“纸箱里放的主要是以前工作中积累的书籍和资料,这些积累是财富,不能随便乱扔,所以搬家时带了过来。陕西省电信网管项目改造时,原来的老图纸都派上了用场呢!”对于每本书、每份资料、每张图纸,周敏都格外珍视。

说起周敏,周围人印象最深的就是他对知识不懈追求的那股劲头。同事介绍,即使在机场候机,他也是书不离手。一路走来,不论是求学,还是工作,勤奋始终是周敏坚持的原则。

1998年,快40岁的周敏获得在职学习的宝贵机会,到西安建筑科技大学供热、供燃气、通风及空调工程专业学习,攻读工程硕士学位。对于好学的周敏,这无疑是获取更多知识的大好机会。

对知识的渴望并没有随着年龄的增长而消退。在职学习期间,除了忙学业,周敏还承担着十分艰巨的工作任务。时间紧、任务重,为了不耽误工作,也为了完成好学业,他将个人的休息时间拼命压缩。周敏回忆:“那个时候,经常熬夜,后来有一段时间都累到吐血了,没有时间顾这个,只能扛着,扛着扛着就熬过去了。”

凭借自己的勤奋努力以及院里对他的支持,周敏不仅保质保量完成了工作任务,而且以优异的成绩完成了学业。同时,他还参与了国家建设部组织的中华人民共和国行业标准《蓄冰空调工程技术规程》以及陆耀庆总工主编的《实用供暖空调设计手册》的编制工作。“我甚至都不是参编,而是第一次以两个章节主笔的身份参与到编制中来。”回忆第一次承担主笔工作,周敏感慨:“两年时间,只能靠自己去探索,尽管非常辛苦,却收获颇丰。”

周敏一直将在职学习的那段日子视为自己生命中最宝贵的经历。“正因为那段时间的学习,加上在单位的工作实践,让我储备了足够多的知识,对我来说,没有比这更宝贵的财富了。”

这段不寻常的经历,更为立志在暖通领域打拼的周敏推开了一扇更大的窗户,通过学习,他接触到了一些世界上更先进的理论,对这个行业未来的发展前景有了更清楚的认识。最重要的是,这段经历让学术研究与工程设计两方面的距离在周敏那里拉近了,他开始更加关注新技术、新材料的相关信息,不断充实自己、更新着自己的知识结构、提高自己的业务水平。正是有了这些储备与积淀,才有了周敏在暖通领域的一个个辉煌之作。

拿遍行业一等奖

在中建西北院的34年岁月里,因为热爱,周敏带领团队始终奋战在工程第一线;因为坚持,他们的努力得到了回报,在国内暖通领域接连取得许多骄人成绩。“我们拿遍了这个行业所有的一等奖。”周敏微笑着,眼神里满是自豪。

事实的确如此,周敏从业以来主持完成工程项目百余项,荣获工程设计奖项20余项,负责或参与的项目随便拿出一个来都是获奖项目,曾荣获第六届中国制冷学会科学技术进步奖一等奖、陕西省第十七次优秀工程专项设计(环境与设备专业)一等奖、全国工程勘察设计行业奖建筑环境与设备专业一等奖等奖项。

2015年获“陕西省五一劳动奖章”

“随着项目一项一项开展,我发现自己不知不觉被架上了一座又一座高峰,没办法,只能自己逼着自己向上攀登。”于是,他开始研究专利,开始搞发明,开始了一个又一个新的尝试,并且一发不可收拾。“当初并没有想到要走这么远,只是就这样一步步走过来了。”周敏说,“感觉如果不去开辟新的方向,就无路可走了。”

在这种紧迫感的驱动下,周敏不断学习、不断实践,丝毫不敢停下前进的步伐。自2010年至今,申请软件著作权2项、专利51项,第一人授权44个项目,其中发明专利9项。不知不觉中,周敏成了中建西北院拥有获授权专利最多的人,最巅峰的时候,院里申请的一半专利都是他的。

在实践过程中,周敏也开始总结发表自己的经验看法,将更多的成果与人分享,他参与了大量国家标准与行业标准的编制。据统计,从业以来,周敏主编的国家行业标准,已发行4部、待发行2部;参编的国家行业标准,已发行9部、待发行6部;主编行业专著待发行1部,参编专著已发行5部。公开发表学术论文22篇。其中由他主编的《标准空调系统热回收装置选用与安装》荣获2008年陕西省第九届工程建设优秀标准设计省级二等奖、2008年全国优秀工程勘察设计行业奖建筑工程标准设计三等奖;参编的9部国家及行业标准中有1部获华夏建设科学技术奖一等奖。目前,周敏正以执行主编身份负责暖通空调行业内影响力最大的设计手册——《实用供热空调设计手册(第三版)》的编制工作,受到国内外学术及工程界的广泛关注。

因贡献突出,周敏个人更是多次获奖。他曾荣获2015年“陕西省五一劳动奖章”,2016年“陕西省工程勘察设计大师”称号,2018年入选全国建筑产业“大国工匠”宣传人物。

2018年,周敏带领的团队被陕西省教科文卫体工会授予“职工(劳模)创新工作室”牌匾,目前“职工(劳模)创新工作室”的各项工作正在开展中。周敏带领团队将继续发扬好劳模精神和工匠精神,积极创新,发挥好创新引领作用,持续为企业的提质增效和社会的发展进步贡献力量。

于是,各种理论纷纷与“核心素养”对接,各级专家纷纷对“核心素养”作出个性化的解读,各类名师纷纷呈现了“基于核心素养”的语文课堂……

追梦路上不停歇

拥有一颗感恩之心的周敏,更愿意将个人取得的成绩归功于别人对他的帮助与支持。

对于自己工作的中建西北院,周敏表达了深深的感激,他说:“中建西北院尊重学术、尊重人才,正是因为院里提供的一些奖励性和扶持性政策,才让我能够有物质和精神基础投入到实际的工作中。”谈到自己的妻子,周敏满脸幸福,因常年忙于工作,对妻子他既感激又愧疚:“我爱人很能干,她非常支持我的工作,而且她总是对我说,不要为了赚钱去工作,而应为了爱好和成就一番事业去工作。”更让周敏时时挂在嘴边的是他的团队,他从不吝啬对团队的赞美:“我身后有一个优秀的团队,20多年我们一起走到了今天。”提及团队,周敏面露自豪。

作为团队的领头羊,周敏自觉责任重大,总不忘照顾团队里的每一个成员。在他的带领下,这支青年军分别在专利、国标图集、设计以及科研等方面多次获得行业一、二等奖。因在业内的好口碑,团队承接的项目不断扩大,涉及的领域越来越多,在周敏的带领下,他的团队团结一心,勇往直前,打造了一个又一个行业传奇。

作为所总工兼党支部书记,周敏更是为全所职工特别是年轻设计师创先争优树立了榜样。工作近30年,他多次获得先进工作者和优秀共产党员称号,特别是获得2次省部级先进表彰。在大家心目中,他是一个富有激情的人,并且有很强的感召力。他办事公平公正,在他的带领下,大家心往一处想,劲往一处使,形成了一支特别能战斗的和谐队伍。

同时,他也将感召力和激情传递给了他的学生。周敏同时担任了西安建筑科技大学、西安交通大学、长安大学、西安工程大学4所高校的兼职硕士研究生导师。“学为人师,行为世范”,身为人师,周敏非常注重自己的专业修养。因为他深知,作为老师,传授的知识需要无比准确与科学,才能引导学生走向正确的方向。

面对这些未来国家建设的生力军,他付出了全部的热情,学生不会的地方,他耐心解答;学生迷茫的时候,他悉心劝解;用奖励政策支持这些年轻人的梦想。他希望通过自己的努力让这些在象牙塔中的学子们找到自己的路,并一路顺风地走下去。

周敏是严师,他在专业上对学生要求很高,但他又是学生们的朋友。他爱学生,爱这些单纯美好的孩子们,经常与他们打成一片,和他们交流学术,也会经常谈一些年轻人感兴趣的话题。他说:“与年轻人交流非常有好处,包括辅导他们做项目,看他们的论文,尽管有时候稍显稚嫩,但还是有年轻人的特征,经常能触动我。”周敏爱好广泛,唱歌、打羽毛球、看影视节目……于是他就有了更多话题和年轻人交流。

“空有理论是远远没有价值的”,周敏对待产学研的态度非常认真。在他的工作生涯里,一直都是边生产、边学习、边研究,让理论充分运用到实际的生活、生产领域。通过不断学习、研究、实践,周敏拓宽了视野,最大限度地汲取了专业知识,推动了自己的产学研链条形成良性循环,确保自己走在暖通领域的前沿。

因为热爱这个行业,周敏一直坚持在工作的第一线,做教学、做设计、到现场、做科研,还关心着产学研的事情。现在,他和江亿院士合作,正在筹建一个研究中心。他说:“原来是设计院的人到学校做兼职,现在是让学校的老师到这个中心做兼职,这是江院士首倡的,设立这个中心的目的就是为了给那些有想法的年轻人提供一个实现想法的平台。”

周敏一直有一个困惑,就是:“过去做研究都是随性在做,现在反而没有了那种随性,这是为什么?后面的路该怎么走?”2016年获得“陕西省工程勘察设计大师”称号后,带着这个问题,他征求了一个老院士的意见。老院士为他做了一个比喻:“要够着一件东西,先要从地上跳到凳子上,再到桌子上,一级级地跳。你跳到桌子上了,一够就够到了,你不够的话下面的人还会一级级地往上跳,上来的都是千里挑一、万里挑一的高手,能上到桌子上的已经很少了,你还等着别人去跳,你应该先要跳了,不能那么随性了,你应该有一个目标。”“那我就试着往上跳!”听了院士的话,周敏做了决定。

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