——　第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　研究发展地域低能耗建筑，控制建筑能耗增长速度，是我国社会可持续发展的重大需求。西藏高原地域广阔、人口稀少；高寒缺氧、环境恶劣；常规能源短缺、建筑经济技术发展滞后、城乡居住环境质量差。在西部城镇快速发展背景下，改善西藏自治区城乡居住环境质量，减少建筑物污染物排放对地区生态环境的不利影响是亟需解决的问题。西安建筑科技大学刘加平教授等在国家自然科学基金（批准号：50638040，50778144，50978210）的资助下，利用高原地区辐射资源丰富、冬季平均气温和采暖度日值均较同纬度采暖区城市高的独特气候特点，在揭示低能耗建筑本质属性的基础上，从室外气象条件、建筑形态设计、太阳能等可再生能源利用等方面系统地开展了西藏高原地区低能耗建筑创作的关键技术基础研究，并在工程中推广应用。主要创新性研究成果如下：

　　1.建立和完善了西藏高原地区建筑节能设计室外计算参数和太阳辐射数据的统计分布规律。通过实验和模拟研究，建立了西藏高原太阳能丰富地区，建筑围护结构“等热流”热工设计原理，提出了以各朝向围护结构失热热流相等为依据，确定各朝向围护结构热工性能指标的建筑热工设计方法，解决了该地区室内长波辐射场不均匀、太阳能利用率低、北向房间能耗偏高等实际问题，应用于西藏自治区建筑节能设计标准，并被国家《民用建筑热工设计规范》所引用。

　　2.运用对流换热相似原理和量纲分析法，实验研究发现表面对流换热系数与气压的次方成正比；气压对表面对流换热系数的影响为流体密度变化的结果；建立了高海拔地区建筑表面对流换热系数的计算公式：

式中，为平均对流换热系数；p为大气压力；p0为标准大气压力，1.01×105Pa. 为准确进行高海拔地区建筑热工与节能设计计算提供了理论基础。

　　3.结合西藏地区自然地理条件和社会文化背景，建筑设计、施工等技术条件，运用低能耗建筑设计原理，以国家相关建筑行业标准为基础分别编制了《西藏自治区居住建筑节能设计标准》和《西藏自治区民用建筑采暖设计标准》，确定了以被动太阳能利用为主，结合主动式采暖系统改善当地建筑热环境的建筑节能设计思路，突出强调了太阳能在建筑中的应用。两部标准于2008年6月颁布实施，填补了该地区工程建设标准的空白,亦是国内外迄今为止唯一主要依靠被动式和主动式太阳能采暖的地区性建筑设计规范。与之配套使用的《西藏自治区居住建筑节能设计构造图集》于2009年12月推行。

　　4.运用低能耗建筑设计理论和方法，分别于西藏自治区拉萨市和青海省刚察县进行了示范工程实践。其中，西藏可再生能源示范项目完成建筑面积30万m2，设计采暖系统热效率达到80%，在满足冬季室内基本热舒适前提下，采暖系统最冷月份太阳能利用率达到85％。青海藏族牧民定居点示范项目总计100户，采用被动太阳能采暖与主动式太阳能热水结合技术，实现太阳能采暖节能率高于85%。成果获2009年陕西省科学技术奖一等奖；2010年国家科学技术进步奖二等奖。中央电视台录制科教电视片《高处不再寒》，对成果进行了专题宣传和推广。