山东建筑大学书写服务国家绿色低碳发展答卷

【总编说】 20世纪80年代以来，山东建筑大学积极响应国家战略，坚持面向国家和山东省重大需求，面向行业发展前沿，瞄准“建筑节能”课题，紧扣宜居宜业和美乡村建设、乡村“好房子”建设需求，积极推动既有建筑绿色低碳改造，加强绿色低碳关键技术攻关，在绿色低碳创新技术发展方面实现了跨越式发展，实现了自身从单一技术突破到全链条服务国家“双碳”战略的升级，让绿色低碳技术惠及更多普通百姓，为行业高质量发展注入新动能，为实现“双碳”目标贡献科技力量，有效推动了山东省域经济社会高质量发展。

20世纪80年代初，在国内对“建筑节能”概念尚觉陌生时，山东建筑大学已成立太阳能建筑研究室，并同期建成山东省首栋采用太阳能采暖的乡村小学，迈出了绿色实践的第一步。

这种开拓精神在此后的探索中延续。1985年，国内第一台基于计算机技术的建筑设备集中监控系统（BAS系统）在该校热能工程学院诞生，率先实现建筑设备的智能化、节能化运行，研制的空调自控系统为1990年北京亚运会场馆保驾护航。

40多年来，这份对绿色低碳的执着已深植于学校发展基因。如今，学校更将人工智能技术融入建筑血脉，实现了从单一技术突破到全链条服务国家“双碳”战略的升级。

正如校长于德湖所言：“如果用3个关键词来定义山东建筑大学的话，就是建筑、绿色低碳、AI。建筑是底色，绿色低碳是过去一直努力做的研究，AI是面向未来的专业布局与前瞻视野。”

回应民生之“暖”

让农房在冬季留住阳光

为了让绿色低碳技术惠及更多普通百姓，山东建筑大学紧扣宜居宜业和美乡村建设、乡村“好房子”建设需求，将这份初心落实在广袤乡村的寒冬里。

2019年，受山东省住房和城乡建设厅委托，学校建筑城规学院教授崔艳秋带领团队开展了“既有农房绿色化改造关键技术研究”专项课题研究。为精准掌握省内农村住房的实际居住现状，团队对省内多地市的13个镇村农房进行了节能诊断与实地测试。其中一组数据是这样的：最冷日室外平均温度为-5.7℃时，农房室内平均温度仅为零下0.9-2.0℃；采暖季室外平均温度为1.8℃时，农房室内平均温度约为3.6—5.1℃……

“身上很冷，心里难受，责任重大。”“没想到农村老旧民房冬天会这么冷。”在实地走访、实测调研的过程中，农村老旧农房的居住困境让崔艳秋深受触动，也更加坚定了团队以科技创新破解民生难题的决心。

调研结束后，团队课题研究随即迈入工程设计、方案打磨与技术优化阶段。此时，眼前却出现了一道现实难题：如何在保留乡村建筑风貌与贴合农民经济能力之间找到最优解？

“农房绿色化改造要考虑众多实际因素，如不同地区的建筑形制、房屋造型、材料构造、经济水平等。”崔艳秋说。

本着让乡亲们“少花钱、住暖房、过暖冬”的初心，团队因地制宜、分类施策，最终研发形成17套适配不同区域、不同户型的农房围护结构节能改造方案。

在外墙增设保温层，室内加装吊顶，更换保温门窗，南向封前出厦……几项改造下来，原本“透风、漏寒、散温”的农房，在冬季留住了更多阳光与热量。而其中最具普惠性、经济性的一套方案，单栋标准农房完成绿色化改造的成本仅需1万元左右，绿色节能技术就这样从实验室走进了寻常百姓家。

如今，团队研发的相关核心技术成果和编制的系列技术导则，已指导山东省23万余户农民完成了农房的绿色化节能改造，改造后室内平均温度提升10℃。对乡亲们而言，这不仅是屋里温度的变化，更是城乡基本公共服务均等化在建筑领域照进现实的生动缩影。

崔艳秋团队的科研方向始终锚定民生刚需，持续深化农房可再生能源利用、装配式低碳技术、人居环境提升等系列专项研究，推动科研成果落地惠民。眼下，团队正系统梳理前期科研成果，进一步优化兼具低成本、可复制、规模化特质的乡村低碳建筑技术体系。与此同时，山东省《鲁派宜居农房设计图集》《装配式绿色低碳农房技术导则》的编制工作也已启动，力求为乡村建设提供一套“接地气、能落地、可推广”的技术蓝本。

破解产业之“困”

以自主创新重塑建材格局

如果说农房改造是“存量优化”，那么新型建材的研发则是关乎行业未来的“增量突破”。

“国家大力倡导可持续发展，建筑业绿色低碳高质量发展的关键问题之一，就是要结合国情自主创新发展新型绿色建筑材料。”学校土木工程学院教授张鑫说，“我国的优质木材短缺，像CLT等现代胶合木先进技术从原材料、工艺及装备等方面主要还依赖进口。但我国是世界上最主要的产竹地域，是全球竹产业发展的领军国家，发展竹木建筑有利于改善人居环境，同时，还可以带动文旅产业和农村经济的发展。”

锚定绿色低碳林木质生物建材方向，张鑫带领团队持续攻关，成功研发出无机胶复合竹材。

“就是通过无机胶黏结剂制备工程竹材，让其成为建筑承重材料，从而替代钢材的使用。”张鑫介绍，“这项研究解决了传统有机胶工程木材存在的甲醛、胺、VOC有害物质释放等问题，更大的突破点在于攻克了工程竹承重构件的抗火‘卡脖子’关键难题，无机胶复合竹承重柱、梁的耐火极限可达到3h和2h以上，满足了建筑防火耐火等级一级的要求。”

在济南国际机场长途客运站的原址上，一栋极具竹木材料质感的二层建筑伫立多年，成为该项技术的无声代言。北京南苑森林书屋的建成使用，也为无机胶复合竹材料的推广应用打开了想象空间。

“８月３０日，学校新型复合竹木材料与结构工程技术创新中心建设项目正式启动。”张鑫谈道，“该项目建筑面积8994.67平方米，主体建筑地上共有5层，全面采用无机胶复合竹材制备的柱、梁、板作为核心承重构件，通过数字化设计、新材料应用与装配式建造一体化集成创新，实现国家建筑绿色低碳技术创新中心与复合竹结构技术创新中心相关研究成果的全面验证与转化。”

据了解，项目建成后，将成为目前国际上规模最大的复合竹结构建筑。

“发展绿色低碳建筑是国家战略所需，也是产业转型所向。竹材作为速生可再生、固碳性能突出的生物基材料，是降低建筑全生命周期碳排放、推动城乡建设绿色转型的关键突破口。”于德湖说。

这项具有完全自主知识产权的成果，不仅在一定程度上缓解了我国建筑行业对现代胶合木技术的进口依赖，更将速生竹木的固碳属性转化为建筑全生命周期的减排优势，为建筑业“以竹代木、以竹代钢”提供了山建方案。

重塑城市之“智”

用系统思维攻克建筑高能耗

建筑节能是一项系统工程。针对城市公共建筑能耗高的顽疾，山东建筑大学热能工程学院用一项项落地生根的科研成果，给出了自己的破题之道。

近期，记者来到位于济南高新区的山东安泰智能工程有限公司办公楼。

“今年夏天，这栋楼6月底才打开空调。”热能工程学院学术副院长宋永兴介绍，“该办公楼主要采用‘地源热泵+地板辐射+新风’的空调系统形式，在每年的供冷季（全年约3.5个月），采用地埋管与地板辐射直耦系统，制冷主机不开，因此全楼4500平方米只有一台2.2KW的循环水泵在工作，其功率相当于一台家用的3P空调。”

“系统冬夏两季均采用地板辐射方式实现供冷与供热调控，搭配新风系统完成室内空气品质及湿度调节。这样既能提升室内热舒适水平，又降低了建筑运行能耗。”宋永兴补充。

直耦系统通过合理利用地下自然冷源，将夏季地下低温状况迁移至整个楼体，这种“就地取材”的模式，让安泰办公楼实现了系统节能运行。就去年该办公楼各项用电分析来看，照明和办公设备耗电量最高，其次是采暖耗电，再次是空调耗电。与常规同等规模的办公楼相比，安泰的用电量减少了约70%。

新建筑可以“从零设计”绿色方案，但城市中大量既有公共建筑的能耗困境该怎么解决？

对此，热能工程学院在学校“建筑行业存量更新”的系统布局下，将既有建筑供冷供暖系统改造列为另一个重点攻关方向。不同于新建项目的“白纸上绘图”，既有建筑改造须在现有运行模式的约束下寻找解决方案。

学院的策略是“三步走”：先对建筑能耗现状进行精准诊断，再有针对性地优化设计方案并升级BAS系统，最终通过智慧运维实现能耗的持续管控。济南市市场监督管理局办公楼的改造便是这一路径的典型样本，此前，这里冬季采用电锅炉供热、夏季由风机盘管机组制冷，运行成本高。学院研究团队通过合理利用峰谷电价，优化蓄能工况，并增加智能控制BAS系统，最终使整栋大楼节能约40%。

但这样的改造，成本高不高呢？

“具体要看既有建筑的实际情况，比如市场监督管理局这个项目，全部改造成本仅用一个供暖季便收回了。”宋永兴说。

“随着国家‘双碳’战略纵深推进与建筑行业智能化转型加速，建筑节能与智能控制技术成为驱动行业绿色低碳发展的核心引擎。其深度应用不仅能破解传统建筑高能耗困局，还将重构建筑全生命周期的运营逻辑，为行业高质量发展注入新动能。”热能工程学院院长崔萍说。

推进“智慧+”，为建筑运行加装“智能大脑”

当前，建筑能耗占社会总能耗的46.5%，其中，建筑运行能耗占比达21.7%。在山东建筑大学智慧建筑与能源优化研究团队负责人李成栋看来，建筑碳排放成为实现“双碳”目标的“头号拦路虎”。

团队在调研中发现，大部分建筑及园区中空调、照明等设施缺乏有效管控，导致用电成本增加。团队首席科学家张桂青认为：“问题根源在于重建设轻运维，并且，主导楼宇能耗自控系统的智能化技术被进口产品垄断。其与本地环境无法100%兼容，导致节能管控作用有限。”

为提升建筑智慧化水平，团队在建筑设备的“感、算、控、管”上发力。

“建筑数据是量化碳耗的核心抓手。”李成栋解释，“传感器如同园区的‘碳感知神经网络’，能实时监测室内温度、湿度、电耗等隐形碳排放因素。传感器测得的能耗数据经过AI算法计算后，会以碳排放图谱的形式精准呈现，让隐形碳排放‘可见可算’。而智慧平台则如同大脑，可生成碳足迹，动态追踪光伏、储能等核心指标。在此基础上，平台还可基于数据分析预测用能需求，合理规划设备运行，优化节能指标。”

目前，团队与中建八局第二建设有限公司、同方德诚（山东）科技股份公司、国网山东综合能源服务有限公司等行业企业合作，推广技术应用，在山东省400余家单位能源管理以及齐鲁医院、济南西站等300多个大型公共建筑节能管控典型工程中得到了推广。

这份硬核实力并非一蹴而就。“技术复杂度高、模型训练周期长、经济可行性挑战大是技术应用的三大难题。”李成栋坦言，“但我们团队融合了暖通空调、自动化、计算机、人工智能等多学科，是国内最早投身智能建筑的高校团队之一。”

正是凭借这样的实力与底气，在建筑市场需求收缩的背景下，团队能够凭借核心技术逆势突围，以科技创新在市场中站稳了脚跟。

面向绿色动能，培养未来“碳路者”

绿色低碳高质量发展，关键在人。山东建筑大学将绿色低碳理念深植于人才培养全过程，将相关领域前沿成果融入本科生毕业设计、研究生课题和创新实验项目中，让学生“真刀真枪”参与科研，在解决实际问题的过程中激发创新潜力和专业志趣。

土木工程学院教授刘巧玲指导的“碳路者”学生团队，便是对这一理念的生动实践。这支学生团队聚焦绿色低碳方向，研发出新型高性能透水混凝土并实现成果转化，让实验室里的“金点子”变成了市场上的“好产品”。在实践的淬炼中，学生不断拓宽实战边界。

同样着力于实践育人的，还有建筑城规学院教授何文晶。她指导学生组建设计团队，并聚焦可再生能源建筑设计，从方案构思、技术推演到图纸落地，让学生全程参与、全方位成长。学生走进村镇、城区开展实地调研，直面真实工程问题，直接参与国家级新区的策划与建设，并在台达杯国际太阳能建筑设计竞赛、全国绿色建筑设计大赛中屡获大奖。

从课堂到实验室，再到实践场，山东建筑大学用一条清晰的育人链条告诉学生：坐而论道，不如起而行之。一批又一批“碳路者”从这里出发，带着“绿色”的种子走向行业、走向社会。这是学校对时代最有力的人才回应。

在山东建筑大学，绿色低碳已从一项项单点技术攻关，沉淀为贯通科研创新、学科布局与人才培养的系统工程。站在新起点，学校正以“建筑、绿色低碳、AI”3个关键词为引领，将始于20世纪80年代的绿色坚守，持续写进服务国家绿色低碳高质量发展的答卷。

李成栋团队研讨建筑数字低碳智慧管控平台 （图片提供：山东建筑大学）