新華報(bào)業(yè)網(wǎng)
10月15日，世界氣象組織（WMO）表示，2024年全球大氣中二氧化碳等三種主要溫室氣體的濃度再度刷新紀(jì)錄，達(dá)到了人類(lèi)歷史上從未出現(xiàn)過(guò)的高位。其中，溫水珊瑚礁大規(guī)模死亡成為全球首個(gè)被突破的氣候臨界點(diǎn)。
在全球變暖加劇的趨勢(shì)下，我們生活的城市建筑空間面臨著極端高溫的挑戰(zhàn)，科學(xué)界提出了基于自然的解決方案（NBS）代替?zhèn)鹘y(tǒng)高能耗冷卻方法，它將有助于緩解城市熱島效應(yīng)并減少建筑能耗，但如何因地制宜地操作，并沒(méi)有可行性方案。近日，東南大學(xué)一支跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)在《Nature》子刊《Nature Cities》撰文，首次清晰量化了NBS類(lèi)型，為全球性氣候難題提供了創(chuàng)新性的解題思路。?
學(xué)科跨界：建筑+電氣，打開(kāi)城市低碳發(fā)展“新思路”?
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者注意到，東南大學(xué)電氣學(xué)院副院長(zhǎng)胡秦然教授團(tuán)隊(duì)與建筑學(xué)院院長(zhǎng)助理王偉副研究員在國(guó)際著名刊物上發(fā)表的論文《不同類(lèi)型和尺度的基于自然的解決方案在城市冷卻和節(jié)能方面的效果》，將研究視野放大到全球16種氣候區(qū)，分析了從熱帶到寒帶的373項(xiàng)實(shí)際案例，最終提出“自然解決方案”：“綠色設(shè)施”（公園、行道樹(shù)、綠屋頂?shù)龋┡c“藍(lán)色設(shè)施”（河流、人工湖、濕地等）協(xié)同應(yīng)用，可使炎熱白天的城市氣溫降低約2℃，年均減少1.3%的建筑制冷能耗。
研究同時(shí)明確：多數(shù)地區(qū)優(yōu)先選擇“綠色設(shè)施”更具經(jīng)濟(jì)性；但干旱地區(qū)例外，因?yàn)椤八{(lán)色設(shè)施”依托蒸發(fā)降溫，效果優(yōu)于綠地……這些結(jié)論就像是一份“實(shí)用說(shuō)明書(shū)”，城市規(guī)劃者只需對(duì)照所在氣候區(qū)與項(xiàng)目規(guī)模，就能快速瞄準(zhǔn)方向，給出優(yōu)質(zhì)方案。?
這項(xiàng)極富操作性、創(chuàng)新性的科研成果其實(shí)是兩個(gè)不同學(xué)科的青年科學(xué)家“碰撞”出來(lái)的。胡秦然教授和王偉副研究員這些年圍繞著“城市”“低碳”“韌性”等主題進(jìn)行研究。
“在與王老師的交流中我發(fā)現(xiàn)，建筑專(zhuān)業(yè)中其實(shí)有很多知識(shí)和成果可以運(yùn)用在我們電氣中，兩者如果結(jié)合好其實(shí)可以讓能源消耗大大減少，起到‘事半功倍’的效果?！焙厝唤淌谡f(shuō)道；而王偉也發(fā)覺(jué)，建筑系的學(xué)生如果有電氣的學(xué)科背景，就可以在建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃方面擁有更多的低碳思路。
在胡秦然教授帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)志同道合，著手進(jìn)行跨學(xué)科研究。建筑學(xué)科負(fù)責(zé)“搭好空間框架”：小至單體建筑附屬設(shè)施、中至城市街區(qū)空間與設(shè)備設(shè)施、大至極端環(huán)境下的建筑整體布局，核心目標(biāo)均為“提升人居環(huán)境品質(zhì)”；電氣學(xué)科則負(fù)責(zé)“算清能源細(xì)賬”：通過(guò)測(cè)算能源消耗、評(píng)估電網(wǎng)韌性、核算碳排放總量。通過(guò)設(shè)計(jì)將電氣設(shè)施設(shè)備、節(jié)能低碳理念在城市建筑空間中落位，轉(zhuǎn)化為可落地的實(shí)施方案。
除了開(kāi)展研究，胡秦然教授團(tuán)隊(duì)的跨界理念更延伸至人才培養(yǎng)：聯(lián)合開(kāi)設(shè)《低碳城市能源系統(tǒng)與規(guī)劃》學(xué)科交叉課程，將“國(guó)家戰(zhàn)略政策”“城市建筑設(shè)計(jì)”“生態(tài)系統(tǒng)”“區(qū)域能源規(guī)劃”“能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“綠色低碳管理”等課程思政與跨學(xué)科內(nèi)容融入課堂。2024年11月，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合編撰的《城鄉(xiāng)建筑與能源系統(tǒng)規(guī)劃》教材正式出版，將多學(xué)科前沿研究成果系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為了教學(xué)內(nèi)容，惠及更多的校內(nèi)外學(xué)子與從業(yè)者。
?成果落地：從論文到工具，低碳節(jié)能有“實(shí)招”?
“不是為發(fā)論文而發(fā)，而是要解決生活中遇到的痛點(diǎn)?！焙厝唤淌诒硎?，團(tuán)隊(duì)刊發(fā)在《Nature》子刊上的最新研究成果主要針對(duì)“城市熱、建筑費(fèi)電”問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)基于最新發(fā)表的論文提出了精準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的基于自然的解決方案。
去年，同樣發(fā)表在《Nature Cities》的另一篇論文《空調(diào)外機(jī)的“隱藏成本”——遮擋罩對(duì)制冷效率、噪聲及碳排放的影響》，是胡秦然教授和王偉副研究員聚焦老百姓身邊的“小事”——空調(diào)外機(jī)罩。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)夏季環(huán)境溫度達(dá)40℃時(shí)，密閉罩內(nèi)溫度可飆升至57℃，不僅易導(dǎo)致空調(diào)過(guò)熱停機(jī)，還會(huì)縮短使用壽命。罩體遮擋氣流會(huì)降低空調(diào)制冷效率，反而增加電費(fèi)支出；更嚴(yán)重的是，全城空調(diào)因外機(jī)罩額外耗電，將加劇夏季電網(wǎng)負(fù)荷。此外，空調(diào)外機(jī)罩還會(huì)放大噪聲，外機(jī)罩生產(chǎn)需消耗鋁、鋼等材料，其生產(chǎn)與安裝過(guò)程還會(huì)額外增加碳排放等。?
針對(duì)這些問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出解決方案：一方面研發(fā)模擬工具，協(xié)助設(shè)計(jì)師優(yōu)化外機(jī)罩通風(fēng)結(jié)構(gòu)，如調(diào)整格柵角度、設(shè)定合理孔洞數(shù)量等；另一方面呼吁住房和城鄉(xiāng)建設(shè)、家電制造行業(yè)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，推廣“外機(jī)安裝于非臨街墻面”“屋頂集中布置”等更科學(xué)的安裝方式。
全球視野+育人擔(dān)當(dāng)：對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略，服務(wù)民生需求?
“對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略、服務(wù)民生需求”，據(jù)悉胡秦然教授團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)形成科研、教學(xué)、人才培養(yǎng)協(xié)同推進(jìn)的完整體系。?在科研實(shí)踐中，團(tuán)隊(duì)用全球視野聚焦國(guó)家戰(zhàn)略需求：積極響應(yīng)中央城市工作會(huì)議精神，既關(guān)注當(dāng)下城市發(fā)展痛點(diǎn)，針對(duì)建筑行業(yè)的減碳需求、老舊小區(qū)“空間局促與能源設(shè)施老化”難題等，提供精細(xì)化解決方案，精準(zhǔn)對(duì)接國(guó)家“雙碳”目標(biāo)以及“城市更新”等發(fā)展領(lǐng)域；更著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)布局，開(kāi)展高海拔、海島、極地乃至太空建筑能源系統(tǒng)研究，為國(guó)家深空探測(cè)、深海開(kāi)發(fā)等戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備技術(shù)。
值得關(guān)注的是，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出跨學(xué)科課程共建模式，融合電氣工程與建筑規(guī)劃學(xué)科優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“能源系統(tǒng)分析”與“空間設(shè)計(jì)能力”的交叉培養(yǎng)。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了“高校—企業(yè)—國(guó)際”三方協(xié)同育人機(jī)制，將實(shí)際工程案例引入課堂，形成“學(xué)—研—用”閉環(huán)，最終打造出“科研—教學(xué)—產(chǎn)業(yè)”三元融合的育人生態(tài)，成為國(guó)家“產(chǎn)教融合”與“新工科”戰(zhàn)略的生動(dòng)實(shí)踐樣本。?
此外，這支成果亮眼的團(tuán)隊(duì)還具備顯著的年輕化優(yōu)勢(shì)，成員平均年齡不足35歲。胡秦然教授是國(guó)家級(jí)青年人才，曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)連續(xù)兩年斬獲國(guó)際頂尖學(xué)會(huì)大獎(jiǎng)，王偉副研究員則是江蘇省雙創(chuàng)博士、江蘇省青年科技人才托舉工程（建設(shè)領(lǐng)域），為團(tuán)隊(duì)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。?
從“電氣+建筑”的學(xué)科跨界融合，到可落地的工具方案提出，再到專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)，東南大學(xué)這支年輕科研團(tuán)隊(duì)正以實(shí)際行動(dòng)為城市低碳發(fā)展與能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 胡安靜
Android版
iPhone版
