夜幕降臨，四川成都錦江大道上的霓虹燈漸次點亮，一棟造型獨特的建筑悄然“蘇醒”。它的外觀就像一本本摞在一起的書，抽象一點看，又像一頭躍出海面的鯨魚。
這正是四川省唯一獲中國建筑節(jié)能協(xié)會認證的零碳建筑——中國五冶集團科技中心（以下簡稱五冶科技中心）。它集科研、辦公、科普、文化于一體，也是四川省建筑行業(yè)科技創(chuàng)新的共享平臺與重要孵化器。
“零碳建筑絕非僅僅是一個環(huán)保標(biāo)簽，它凝聚著工程師們系統(tǒng)性的技術(shù)與管理智慧，實踐著‘好房子’所追求的更健康舒適、智能便利的人居理想。”五冶科技中心副主任王仙芝對《環(huán)球人物》記者說。
當(dāng)前，中國住房發(fā)展已從“有”到“優(yōu)”，進入新階段，“好房子”成了高頻詞。今年3月，“推動建設(shè)安全、舒適、綠色、智慧的‘好房子’”首次寫入《政府工作報告》。
在這座“鯨躍”建筑的深處，一群工程師正從設(shè)計源頭出發(fā)，在一張張圖紙上勾勒未來藍圖。他們也在追尋一個問題的答案：什么樣的房子，才是好房子？眼前這座大樓，是他們交出的答卷之一。而更多的答案，正等待他們?nèi)ヌ剿鳌?/p>
“能思考，會呼吸”
“真正好的建筑，不是要成為打卡的焦點，而是要在人與環(huán)境之間架起一座‘橋’，宜于人居，融于環(huán)境，讓人、建筑、環(huán)境和諧共生。”在主導(dǎo)五冶科技中心設(shè)計的五冶設(shè)計研究院總建筑師楊飛寧看來，“好房子”意味著先進的技術(shù)和理念，但不能將其堆砌在建筑表面，而是要融入建筑之中，再以簡單的表象呈現(xiàn)出來。
楊飛寧（左二）和團隊借助五冶科技中心大樓模型展開討論。
“就像大樓‘鯨’的造型可不僅是為了美觀，它也是建筑被動式降低能耗需求的關(guān)鍵一環(huán)。”在設(shè)計之初，楊飛寧綜合考慮了日照、風(fēng)場、周邊建筑群等因素，經(jīng)過大量信息技術(shù)模擬，“鯨躍”才一點點成型。
“到了夏天，建筑南側(cè)的懸挑結(jié)構(gòu)能減少建筑受到的太陽光直射，從而降低空調(diào)能耗；到了冬天，太陽高度角變小，陽光直射建筑南側(cè)立面，既解決了室內(nèi)光線問題，又降低了供暖需求。此外，鯨躍造型還減少了對大樓北側(cè)住宅區(qū)采光的影響。”
有沒有辦法讓建筑自己學(xué)會節(jié)能呢？楊飛寧團隊開啟了一次次頭腦風(fēng)暴：用高性能材料組成大樓幕墻，為建筑披上一件隔熱、防寒、降噪的“外衣”；安裝6套導(dǎo)光纖維采光系統(tǒng)，讓他們像向日葵一樣自動追蹤太陽方位，并經(jīng)由導(dǎo)光管把自然光“運輸”至地下功能區(qū)。“僅是導(dǎo)光系統(tǒng)一項，每年便可為大樓節(jié)約5500度電。”楊飛寧說。
如果說硬件是大樓的身體，那中國五冶集團自主研發(fā)的智慧低碳運維系統(tǒng)，則構(gòu)成了大樓的“中樞神經(jīng)”。
研發(fā)團隊的核心成員鄧楊均介紹說，不同于常規(guī)樓宇管理，這套融合了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，通過樓頂小型氣象站“主動感知”環(huán)境，依托五冶自研算法進行“實時決策”，再驅(qū)動遍布各處的智能設(shè)備“動態(tài)執(zhí)行”，形成高效閉環(huán)，確保大樓始終處在最佳運行狀態(tài)。
比如，通過樓頂小型氣象站傳輸?shù)沫h(huán)境數(shù)據(jù)，大樓的空調(diào)、新風(fēng)可自行開啟，外立面的719片自適應(yīng)遮陽百葉也會自動地調(diào)整角度，讓樓內(nèi)的含氧量、溫濕度和采光保持在體感舒適區(qū)間。
鄧楊均輕點屏幕，樓內(nèi)的“智慧大腦”被瞬間激活。“看，從照明、空調(diào)、新風(fēng)，到氣象、水處理、消防、監(jiān)控等1430個設(shè)備系統(tǒng)的運行狀況，在大屏上一目了然。”鄧楊均向記者介紹，如果發(fā)生故障，系統(tǒng)將立刻預(yù)警，并自動向物業(yè)團隊派送維修工單。此外，該系統(tǒng)可以利用車庫已有的監(jiān)控裝置實現(xiàn)智能化升級，無需大量新增設(shè)備，就能讓普通車庫具備智能化管理功能。“誰停錯了車位，‘智慧大腦’立刻就能發(fā)現(xiàn)。”
“好的建筑就應(yīng)該‘耳聰目明’，能思考，會呼吸。”鄧楊均回憶，為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，他們已經(jīng)努力了7年。
“2018年，我們在承接重慶某數(shù)據(jù)谷項目時，甲方有相關(guān)需求，但我們發(fā)現(xiàn)市面上大部分運維系統(tǒng)不僅價格很高，而且相關(guān)功能并不完備，后期調(diào)試開發(fā)難度大。”鄧楊均和團隊在想，五冶在設(shè)計、建造、機電設(shè)備等專業(yè)領(lǐng)域有硬實力，況且樓宇智能化也是未來建筑行業(yè)的發(fā)展方向之一，為何不以此為契機，自主研發(fā)一個運維系統(tǒng)呢？
五冶團隊通過智能運維平臺對冶金企業(yè)工廠運行情況遠程監(jiān)測，確保鋼鐵冶煉設(shè)備平穩(wěn)高效運行。
說干就干，經(jīng)過3年打磨，智慧低碳運維系統(tǒng)1.0版本面世；而在得知該系統(tǒng)要應(yīng)用在五冶科技中心后，團隊又緊鑼密鼓地對系統(tǒng)進行了2.0版升級。“小到一個圖標(biāo)，大到3D平臺選用，我們團隊和公司領(lǐng)導(dǎo)都商討、測試過無數(shù)遍，就像做‘藝術(shù)品’一樣。”在大家的共同努力下，2.0版本的系統(tǒng)加入了數(shù)字孿生和3D技術(shù)，讓樓宇管理更加直觀、智能。
“可別小瞧這個系統(tǒng)！自五冶科技中心去年5月投用以來，它為大樓累計降低了1400噸二氧化碳排放量。目前，該系統(tǒng)已在四川、上海、雄安等多地推廣應(yīng)用。”鄧楊均說。
人、建筑、自然和諧共生
“好房子”的價值不只體現(xiàn)在落成后的舒適宜居，更貫穿于建筑的全生命周期。從智能、綠色建造，到建筑與自然、城市的和諧共生……在五冶科技中心，工程師們正圍繞這一完整鏈條，創(chuàng)新技術(shù)成果，對“好房子”做出闡釋。
這背后，離不開行業(yè)“智囊團”的支撐：重慶大學(xué)原校長周緒紅領(lǐng)銜的院士創(chuàng)新工作室、中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會原會長郝際平領(lǐng)銜的四川省專家工作站扎根五冶科技中心，此外還有智能建造、鋼構(gòu)建筑、智慧機電、智慧巖土、公園城市、城市更新、干熄焦?fàn)t施工、智慧維檢等八大工程中心協(xié)同發(fā)力。
高級工程師、一級建造師劉志華，就是周緒紅院士創(chuàng)新工作室的成員。他正在做的一個課題是“雙向剛性梁支撐體系”，主要應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)施工階段，用來提供豎向支撐力，以保障施工的安全性和結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
在社區(qū)科普活動中，成都小學(xué)生與五冶團隊研發(fā)的施工通用運輸機器人互動。
劉志華的另一個課題是“施工通用運輸機器人”，主要用來搬運施工現(xiàn)場的沉重物料，也可以根據(jù)不同場景需求，快速更換機器人底盤，實現(xiàn)群機協(xié)同作業(yè)，提高建造的精度。
“這兩個課題聽上去似乎很專業(yè)、晦澀，卻和‘好房子’的建造息息相關(guān)。”劉志華認為，當(dāng)前我國建筑業(yè)面臨從規(guī)模擴張到質(zhì)量提高的深層次變革，建造品質(zhì)也亟待提高。而他現(xiàn)在所做的研究正是推進智能建造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的一部分。“智能建造階段會有更多數(shù)字化技術(shù)和智能裝備的應(yīng)用，可提供更高的工藝控制，可模擬建成后運營降碳效果，也可體驗建成后的美觀效果，這樣就更可靠地保證‘好房子’的實現(xiàn)。”
在劉志華看來，目前智能建造還處于初期發(fā)展階段，還有大量工作需要去完成。“我們期望與同行一起努力，切實改善建筑工人的工作環(huán)境、降低勞動強度，提升‘中國建造’核心競爭力，助力我們國家早日邁入智能建造世界強國的行列。”
與劉志華課題組相鄰的是李偉的課題組，專注于公園城市環(huán)境工程技術(shù)。他們將目光投向?qū)嶋H生態(tài)建設(shè)中的一個常見挑戰(zhàn)：不少城市為改善環(huán)境開挖的人工湖，常因水體富營養(yǎng)化等問題，在一兩年內(nèi)發(fā)生水質(zhì)惡化。“我們的研究就是針對這個問題，尋求低成本、少干預(yù)、可持續(xù)的生態(tài)治理手段。”李偉解釋道。
課題組科研人員會依據(jù)不同環(huán)境、水質(zhì)及底泥狀況，制定解決方案，比如雨水帶來的雜質(zhì)如何過濾、周邊隱蔽的污染如何治理，等等。有些人工湖曾是農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖區(qū)，在改建過程中必須先對基底進行殺菌消毒處理，才能注入新的水體。
李偉認為，公園城市這個概念本身就與“好房子”相關(guān)。在他心目中，“好房子”應(yīng)該實現(xiàn)人、建筑、自然的和諧共生。
“研究城市建設(shè)，其實就是研究人與建筑、建筑與環(huán)境之間的相處模式，而和諧共生就是讓人在城市里舒適地生活。五冶科技中心每個人在為這個理想埋頭鉆研，這需要長期投入，‘保質(zhì)期’也越長越好。我們研發(fā)的新技術(shù)只有在實踐中才能得到驗證，所以五冶科技中心有個規(guī)定：博士每個月要花一定時間深入一線，了解項目上的需求。只有聯(lián)系實踐，理論知識和創(chuàng)新技術(shù)才能‘活’起來。”李偉說。
豐富多元的創(chuàng)新圖景
五冶科技中心是眾多中國工程師探索“好房子”建設(shè)的一個生動縮影。放眼全國，從政策引導(dǎo)到項目實施，“好房子”的理念正在廣袤國土上落地生根，呈現(xiàn)出豐富多元的創(chuàng)新圖景。
安全與綠色，是“好房子”的堅固基石。在北京，大興國際航空社區(qū)1號創(chuàng)新樓突破傳統(tǒng)建造模式，除基礎(chǔ)部分外，地上主體由117個預(yù)制精裝的模塊化單元“拼裝”而成。這種建造方式，不僅能大幅縮短工期、提升建筑精度，其標(biāo)準(zhǔn)化的高品質(zhì)構(gòu)件更從源頭上保障了房屋的結(jié)構(gòu)安全與綠色環(huán)保，為未來社區(qū)建設(shè)提供了新范式。
舒適且實惠，是“好房子”的民生溫度。在山東青島，首批符合“好房子”理念的保障性住房項目上市。合理優(yōu)化的戶型設(shè)計、配套齊全的公共服務(wù)，讓中低收入家庭也能享受“好房子”帶來的安心與便利，實現(xiàn)從“住有所居”向“住有宜居”的躍升。
智能化與數(shù)字化，是“好房子”的時代引擎。江蘇蘇州正式上線智能建造管理平臺，率先實現(xiàn)施工升降機、建筑機器人等十大類智能建造裝備的數(shù)字化、智能化監(jiān)管，以科技力量賦能“好房子”建造方式的變革。
此外，存量住房的煥新升級、智慧家居平臺的普及應(yīng)用……都在不同維度拓展著“好房子”的內(nèi)涵與外延。
盡管探索路徑各異、亮點紛呈，但這些實踐都清晰指向同一個目標(biāo)：為人民打造更安全、更健康、更舒適、更便利、更綠色、更智慧、更具韌性、更有人文關(guān)懷的理想居所。在這場關(guān)于“建造革命”的產(chǎn)業(yè)升級中，中國的工程師們正以零碳建筑為支點，為中國式現(xiàn)代化勾勒更溫暖、更舒心的圖景。
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