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2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书

●项目名称:建筑热环境绿色营造理论及关键技术与工程应用

●提名者:重庆市政府办公厅

●提名意见:

随着人民日益增长的美好生活需求,公众对建筑环境的品质和舒适性要求日益提升。减小能源消耗同时营造舒适建筑热环境是国内外极具挑战的技术难题。项目组经过二十余年持续研究,构建了建筑热环境绿色营造标准体系与关键技术体系。编制国家标准和国际标准,为我国《民用建筑节能管理条例》和《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度标准的通知》等国家政策法规制定提供了科学依据,成果被纳入“十二五”本科国家规划教材,获授权发明专利18项。为建筑热环境的评价、工程设计、性能提升及标准制定提供了重要技术支撑,整体成果达到国际领先水平。获重庆市科技进步一等奖、教育部科技进步一等奖及华夏建设科学技术一等奖共3项。

成果应用于国家体育场(鸟巢)、成都双流国际机场、重庆江北国际机场等20余项重大工程,解决了建筑热环境绿色营造方法及关键技术问题,研发了新型高舒适性对流型和快速响应辐射式空调设备并实现产业化。近三年共实现直接经济效益13.65亿元。工程应用获得联合国全球人居环境规划设计奖、全国优秀工程勘察设计金奖及全国绿色建筑创新一等奖等10余项国内外工程奖励。成果提升了我国行业的科技水平和国内外竞争力,经济效益和社会效益显著,有广阔的应用前景和重要的推广价值。

经形式审查,该项目符合《国家科学技术奖励条例实施细则》规定的推荐资格条件,推荐材料真实可靠,相关栏目符合填写要求,经公示且无异议。按照国家科学技术进步奖授奖条件,提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

项目简介:

项目属土木建筑工程领域。供暖空调是建筑用能、城市雾霾等环境污染的主要影响因素之一。中国已是全球最大的能源消费和温室气体排放国,供暖空调等建筑能耗每年约11亿吨标煤(当量)并持续增长,如果照搬欧美国家建筑热环境营造方式将导致我国建筑能源总量急剧增长,加剧城市雾霾和环境污染。因此,营造和建立符合我国绿色发展理念的建筑热环境科学体系已成为学术界和建筑行业亟需解决的问题,是实现国家绿色发展的重大战略。

在一系列国家项目等资助下,面向国家重大战略需求,本项目建立了人体热舒适自适应理论体系,攻克了一系列关键技术,建立了有效减小能源消耗营造舒适建筑热环境的技术体系,完成了多项发明创新,主编了多部国家、行业、团体与地方标准。主要创新点如下:1.提出了建筑环境人体热舒适理论和评价方法。构建了建筑热环境健康舒适评价方法体系,破解了建筑热环境对人体的影响和热舒适评价的理论难题。从人体生理、生化机理上阐明了在不影响人体热舒适前提下拓宽建筑热舒适参数区间的适宜性。

2.建立了建筑热环境绿色营造技术体系与标准体系。针对建筑规划设计和调适运行过程,确定了延长建筑非供暖空调时间、降低供暖空调峰值负荷、减小设备装机容量、减少供冷供热需求的建筑热环境绿色营造技术路径和关键技术体系;构建了具有自主知识产权的标准体系。

3.研发了新型供暖空调设备及系统。提出了相对湿度及风速对可接受温度的耦合补偿模型和定量修正关系,开发了高舒适性对流型和快速响应辐射式供暖空调设备并实现产业化。

本项目技术成果已应用于国家体育场(鸟巢)、成都双流国际机场和拉萨火车站等20余项重大工程,应用于汶川地震过渡安置房和灾后重建等民生工程;先后获联合国全球人居环境规划设计奖、国际Construction21绿色解决方案奖等国际奖励。示范工程同时获得中国建设工程鲁班奖、全国优秀工程勘察设计金奖等数十个国内行业工程奖励。近三年共实现直接经济效益13.65亿元,社会和能源环境效益显著。

本项目技术成果为《民用建筑节能管理条例》和《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度标准的通知》等重大国家政策法规制定提供了科学依据,被美国ASHRAE及国际ISO标准引用,项目负责人受邀牵头主编国际ISO标准。

本项目获授权发明专利18项、实用新型专利17项、软件著作权8套;发表SCI收录论文95篇,正面他引超过千次;主编国家标准4部、技术政策1部、行业与地方标准6项,参编国际标准(ASHRAE55-2013)1项;成果被纳入“十二五”本科国家规划教材《建筑环境学》;出版著作19部,部分作为研究生、本科生参考教材。

本项目得到国内外领域专家肯定:“填补了我国民用建筑室内热湿环境评价标准的空白”;“建立了‘延长建筑非供暖空调时间’的建筑环境绿色营造技术识别准则及关键技术集成方法”;“成果达到国际领先水平”。项目负责人获2016年度世界可再生能源联盟“建筑节能”引领奖。项目技术成果分别获得重庆市、教育部及华夏建设科技进步一等奖。

客观评价:

(一)国际评价

(1)国际标准委员会(ISO TC 159)主席(兼欧洲和英国标委会主席)Ken Parsons教授在专著《Human Thermal Environment》(2014年第3版,ISBN 978-1-4665-9600-9)中,对项目成果做了详细介绍。来信指出:I can confirm that the innovative methods that build upon recent research, much of which conducted, coordinated and stimulated by the researchers at Chongqing University in China, are being considered for implementation at the international level. Professor Baizhan Li is an internationally respected expert and he is making an increasingly significant contribution.(中国重庆大学研究学者所开展的最新研究提出的创新方法,正被国际所采用。作为国际知名专家,李百战教授为该领域的发展做出了显著的贡献。)

(2)欧洲EN热舒适标准委员会主席Bjarne Olesen教授在他的论文“Thermal comfort: Design and assessment for energy saving”(Energy and Buildings, 2014, 81: 326-336)中指出:For buildings without mechanical cooling systems and easy access to operable windows, EN 15251 recommends the adaptive comfort approach.(对外窗可开启的非人工环境的建筑,欧洲标准EN 15251推荐使用项目组适应性热舒适模型。)

(3)热舒适领域著名专家、美国ASHRAE 55热舒适标准的主要起草人Richard de Dear教授在发表的论文“Progress in thermal comfort research over the last twenty years”(Indoor Air, 2013, 23(6): 442-461)中介绍项目成果,并来信指出:It provides a new approach. The standard will therefore make a significant contribution to reducing the energy requirements of buildings and help reduce the impact of buildings on our share global environment.(项目组提出延长建筑非供暖空调时间营造方法,为建筑节能做出重大贡献,将减缓建筑用能对全球气候变化的影响。)(二)行业主管部门评价

项目组为《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度标准的通知》中“政府办公楼建筑室内夏季空调设置温度不得低于26℃”提供了科学支撑。住建部来函:项目组“完成了大量系统性、创造性的工作,为国务院《民用建筑节能管理条例》的早日出台做出突出贡献,向李百战教授的工作表示感谢”。

成果应用于汶川地震救灾,保障了灾民过渡安置房热安全。住建部来函:“李百战教授及其团队完成了大量的工作,为抗震救灾作出了突出贡献”。科技部来函:“李百战同志及其团队开展实地调研,提供现场技术支撑…为国务院抗震救灾总指挥部决策提供了积极、有益的参考”。(见图1)

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图1:行业主管部门评价

(三)应用单位评价

应用单位重庆博建房地产有限公司指出:采用重庆大学建筑热环境绿色营造技术成果后,有效延长了建筑非供暖空调时间35天,降低了供热空调峰值负荷,减小设备装机容量20%以上,建筑室内无过冷过热现象,相比此类办公建筑的国家能耗限值,实现节能44.6%。(四)国家自然科学基金重点项目结题验收意见

国家自然科学基金委员会2013年3月15日组织的项目验收组专家一致认为:项目取得一系列有创新意义和应用前景的研究成果。提出了建筑动态热环境的评价方法和模型,建立了适合我国特点的建筑室内热湿环境评价体系,并填补了我国民用建筑室内热湿环境评价标准的空白。

(五)国内专家意见

教育部成果鉴定委员会2014年4月4日组织的包括院士和国家工程设计大师组成的成果鉴定委员会专家一致认为:成果创造性地应用并发展了室内环境与健康科学理论,为我国健康舒适室内环境营造问题提供了评价、设计、营造方法与技术支撑,并对世界标准的制定修改做出了贡献;人体对热环境的自适应理论、非人工冷热源环境热舒适评价方法等有创新性,成果整体上达到了国际领先水平。

重庆市科学技术委员会2015年12月19日组织的包括多位院士和国家工程设计大师组成的成果鉴定委员会专家一致认为:成果“创建了非人工环境中人体热舒适评价方法,有效解决了非人工环境建筑室内人体热舒适评价的世界性难题;提出了综合室内热环境与建筑能耗的建筑性能耦合设计方法。建立了‘延长建筑非供暖空调时间’的建筑环境绿色营造技术识别准则及关键技术集成方法”。“成果为建筑室内热环境的评价、工程设计、标准制定以及室内热环境的健康舒适性能的提高提供了重要的技术支撑,成果达到国际领先水平”。(六)国内外获奖

科学技术奖励:1)2015年重庆市科技进步奖一等奖;2)2014年华夏建设科技进步一等奖;3)2009年教育部科技进步奖一等奖;4)2016年度世界可再生能源联盟“建筑节能”引领奖和突出贡献奖。

工程应用奖励:①2008年全国优秀工程勘察设计金奖(拉萨火车站);②2008年全国优秀工程勘察设计金奖(图2:国家体育场“鸟巢”);③2013年及2015年全国绿色建筑创新一等奖(解放军后勤工程学院绿色建筑示范楼、卧龙自然保护区救护与疾病防控中心);④2015年全国优秀工程勘察设计行业奖建筑环境与设备一等奖(成都双流国际机场);⑤2012年联合国全球人居环境规划设计奖(图3:都江堰蒲阳镇灾后重建工程);⑥2017年国际绿色Construction21解决方案奖(图4:中国大熊猫保护与研究中心)。

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

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2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

图2国家体育场图3都江堰蒲阳镇灾后重建工程图4大熊猫保护研究中心

推广应用情况:

研究成果应用于成都双流国际机场、重庆江北国际机场、拉萨火车站、国家体育场(鸟巢)、卧龙自然保护区救护与疾病防控中心、中机中联工程有限公司、一汽大众有限公司等20余项重大工程建设项目和企事业单位,提高了热舒适度,降低能耗,同时研发系列供暖空调设备并成功实现产业化。近三年共实现直接经济效益13.65亿元。

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

主要知识产权证明目录:

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

主要完成人情况:

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

2018年国家科学技术奖提名公示书-中国建筑科学研究院信息管理系统

主要完成单位及创新推广贡献

1、重庆大学

作为项目的主要依托单位,积极组织协调各联合研究单位,开展联合立项及研究。发现了表征人体舒适健康的关键生理指标,建立了人体热感觉自适应理论体系,提出了非人工环境下人体热舒适评价方法;建立了建筑热环境与建筑能耗之间的耦合关系模型,提出了风速与湿度对温度的定量补偿关系;提出了建筑技术识别准则,并对重大工程中的技术示范应用进行理论分析及技术支撑。

2、中国建筑科学研究院有限公司

配合项目主持单位,对热舒适评价方法进行工程应用转化;共同组织联合研究队伍,对主要绿色营造技术进行技术识别,牵头组织绿色建筑技术标准体系建设,主编《节能建筑评价标准》GB/T 50668-2011、联合主编国家标准《民用建筑室内热湿环境评价标准》GB/T 50785-2013等多部国家标准,实现理论研究到标准、规范的技术转化。

3、中国建筑设计院有限公司

负责项目理论方法与实际工程设计的结合,主持研究成果的工程应用验证,将项目研究成果在工程设计应用中所遇到的问题及时反馈给项目组,并提出完善建议;参与国家标准《节能建筑评价标准》GB/T 50668-2011、国家标准《民用建筑室内热湿环境评价标准》GB/T 50785-2013等多部国家标准、规范等的编写工作,对重大示范应用工程技术负责。

4、中国建筑西南设计研究院有限公司

对项目所编写的国家标准、规范参与审定,与重庆大学共同负责夏热冬冷地区的技术推广,组织实施研究成果在大型工程成都双流机场航站楼、成都南站、重庆江北机场等的技术应用示范及效果跟踪测试论证,有力地支撑了研究成果在重大工程中的有效性,取得了突出的经济效益与社会、环境效益。

5、青岛海尔空调电子有限公司

组织实施项目研究成果在多项大型工程的应用示范及效果跟踪全年测试论证,有力地支撑了研究成果在重大工程中的有效性,取得了突出的经济效益与社会、环境效益;

负责与重庆大学合作进行“商用空调家中机使用特点与需求研究”的项目,组织高舒适对流空调供暖产品研发,先后开发了基于热感觉智能调控技术、健康匀风等新技术并应用于家用、商用空调新产品。建立生产线,推动并实施成果产业化。

6、机械工业第六设计研究院有限公司

国家标准《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878-2013主要起草单位,负责组织项目研究成果在北方地区应用的应用推广及技术跟踪、反馈,实施了一汽大众汽车有限公司新建项目、江苏金秋竹集团有限公司项目的技术应用示范,验证了项目研究成果在北方地区的正确性及有效性。共同获奖“绿色工业建筑评价标准”。

7、华中师范大学

人体热舒适生化指标主要研究单位,与重庆大学联合开展建筑环境研究:对人体生化指标(机体温度敏感性瞬时感受器电位通道蛋白TRP等)蛋白通道激活阈值确定做出了主要贡献,联合发表高水平论文。参加重庆大学主持的国家科技支撑计划课题“建筑室内空气污染及运营管理技术研究”(2012BAJ02B06)及“西部内陆地区室内环境对人体健康的影响及评估”(2012BAJ02B05-1);与重庆大学共同开展了建筑环境对人体舒适健康的影响研

究,共同开展了“中国室内环境影响儿童健康(CCHH)”要素的全国范围联合研究,联合发表高水平论文。

完成人合作关系说明:项目完成人李百战、姚润明自1993年以来共同开展了建筑室内热环境研究,合作完成了国家自然科学基金青年项目“住宅热环境动态特性及控制原理研究(59208072)”,国家自然科学基金重点项目“建筑热环境动态调节与控制的理论与方法(50838009)”,研究了人体对动态热环境的自适应调节机理,建立了人体热感觉自适应aPMV理论,于2009年发表在本领域的权威期刊《Building and Environment》,入选ESI高被引论文并被纳入国家“十二五”规划教材《建筑环境学》。2003年以来,重庆大学李楠、刘猛先后成为李百战研究团队成员,并于2014年获中国侨联创新团队贡献奖。在国家自然科学基金面上项目(50678179)、重点项目(50838009)和国家“十一五”科技支撑计划课题(2006BAJ02A09)的资助下,共同开展热舒适自适应理论体系、室内热环境评价方法、绿色营造方法及关键技术的研发工作,共同编制了国家、行业标准,合作完成了著作、论文、专利等多项研究成果,分别于2009年获教育部科技进步一等奖和2015年获重庆市科技进步一等奖。

为了开展室内热环境评价方法、标准体系和关键技术的研究及成果推广应用,2006年以来,重庆大学李百战、姚润明、李楠等与中国建筑科学研究院王清勤、中国建筑设计院潘云钢等联合共同编制国家标准《民用建筑室内热湿环境评价标准》、《节能建筑评价标准》等,共同承担了欧盟Asia-Link项目“中欧可持续建筑设计营造中心”(EC-D EL-CN D 2PR)和英国FCO-GOF基金项目“中国绿色建筑评估体系”(FCO-2CH I76K),并将成果推广应用到国家体育场、拉萨火车站等工程项目中,于2015年共同获得重庆市科技进步一等奖。

为了开展建筑室内环境营造方法和关键技术研究,2004年以来,重庆大学李百战、李楠、刘猛等与中国建筑西南设计研究院有限公司戎向阳等合作承担了“低碳经济下夏热冬冷地区建筑节能研究”(EUEEP-B3-8.1-20091220)、“成都双流机场航站楼室内热舒适指标研究”,“重庆江北机场”课题,合作成果应用于成都双流机场和重庆江北机场等大型工程项目,于2015年共同获得重庆市科技进步一等奖。

为开展室内环境绿色营造关键技术及装置产品研发,2011年以来,重庆大学李百战、姚润明、李楠、刘猛等与青岛海尔空调电子有限公司王莉等合作,共同进行了“商用空调家中机使用特点与需求研究”、“人体热舒适评价及热环境营造”等项目,研发了高舒适空调机和商用对流末端装置产品,形成了十个系列产品(型号),建立了生产线,实现成果产业化。研究成果在实际工程应用示范并进行效果跟踪全年测试,取得了突出的经济效益与社会、环境效益。

为了开展绿色建筑营造过程中能效提升关键技术研究,并使成果在大型公共建筑和工业建筑进行应用推广,2004年以来,重庆大学李百战、刘猛等与机

械工业第六设计研究院李国顺等共同编写《绿色工业建筑评价标准》(GB/T 50878),共同承担了英国FCO-GOF基金项目“中国绿色建筑评估体系”(FCO-2CH I76K)等,合作成果应用于一汽大众汽车有限公司、江苏金秋竹集团有限公司等单位的工程项目,于2015年共同获得华夏建设科学技术奖二等奖。

为了开展人体生理和生物医学研究,探索温度和湿度信号传递途径与分子机理,2004年以来,重庆大学李百战等与华中师范大学杨旭等先后共同承担国家自然科学基金重点项目“建筑热环境动态调节与控制的理论与方法(50838009)”、国家“十一五”科技支撑项目(2006BAJ02A09)等,共同开展了实验室生理、心理实验及自然环境实际测试,进行了室内热环境和机体调节的分子生物学研究,探究了机体冷、热感受器TRP通道蛋白的表达变化与热应激的关系,共同发表了多篇SCI收录论文。