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工业建筑环境的“守护者”
——记西安建筑科技大学教授王怡
文章字数:2,843

  王怡在实验室与科研人员探讨实验参数。

张强

  新世纪以来,我国制造业迎来高速发展期。中国成为全球制造业第一大国,建成了最完备的工业体系。但问题是,随着基础制造业的快速发展,高能耗和高污染给生态环境带来了很大的压力。王怡教授意识到,治理工业建筑环境不只是技术问题,更是一个关系到国家长远发展和亿万劳动者健康的重要战略问题。
  “记得一次去某大型钢铁厂调研,走进车间,听着企业负责人和工人们对厂房环境改善的需求,那急切的渴盼至今历历在目。”回忆起当年场景,她说,“那一刻,我下定决心:一定要让一线工人在清洁、安全的环境中工作。”
  如今,当年的青年教师已成长为高校副校长,她和团队用三十年的坚持努力,形成了系统的工业建筑环境高效控制技术与设计方法,为大量产业工人筑起一道坚实的健康屏障。
  创新突破:为中国制造节能减排寻求最优解
  我国制造业迅猛发展,促进了工业建筑规模快速增长,工业建筑存量超百亿平方米,其中,冶金、材料等高污染类型占比近半,使得环境控制的难度也不断提升。工业建筑环境领域,长期面临“改善室内空气质量”与“降低能耗碳排”的双重压力。
  研究过程中,曾经有国外同行泼冷水,认为“这个方向西方国家早就解决了,没有研究价值。”
  王怡没有争辩,她心里清楚,“中国的制造业体量独一无二,西方经验无法照搬。”她说,“别人的解决方案,解不了我们的难题。”因此,这条从工厂车间里生长出来的科研之路,注定是一场孤独的“创新突破”。
  没有可供参考的路径,也没有可以直接套用的成熟经验,凭借着一腔热血,王怡带着团队一头扎进了这个被别人视为“过时”的领域。
  随着研究工作向科研“深水区”推进,她和团队愈发感到任务的艰巨。提升工业建筑环境的污染控制效能,存在着诸多难题,不但迫切需要因地制宜、自主创新的技术成果,更迫切需要培养大批教学、科研与工程技术人员……找准了难题,认准了方向,她以一股干到底的韧劲,开启了艰辛的探索。
  支撑她一直走下去的力量,就是为生产一线的工人群众健康尽一份心,为我国工业建筑环境改善尽一份力的决心。
  如今,王怡实现了当年的承诺,她带领团队研发的新技术,让多个行业的工业厂房换了模样——当高温气流裹挟着粉尘向四周扩散之时,团队自主研发“工业建筑环境高效低碳控制系统”,精准锁定污染源头,通过负压将烟尘牢牢“攥住”并送入净化设备,并且通过智能监测与调控,让曾经困扰工业生产的污染问题得到精准管控。目前,相关研究成果已在我国及共建“一带一路”国家得以广泛应用。
   驭风控污:让“龙卷风”在工业厂房起舞
  随着现代工业建筑朝着大型化、密闭化发展,工业建筑环境控制面临着新的问题和新的挑战。长度超千米、高度达数十米的巨型厂房,因空间密闭、热源集中、污染物复杂,传统技术难以有效移除室内污染物。
  此前,传统方法主要包括依托自然对流的自然通风、通过风机风管实现强制流通的机械通风。但是,自然通风的无组织排放受制于大气污染控制,机械通风又效率低、能耗高,难以满足实际需求。
  如何提出一种通风新模式?“我们能不能改变风的形态,用风定向控制厂房中无序扩散的污染物,将其送至净化系统,降低空气中的污染物滞留时间?”经过团队成员的多次头脑风暴,大家达成了初步的技术共识。
  而技术突破来自一次师生交流。当时的博士生曹智翔兴奋地分享了一个龙卷风的视频并问道,“老师,如果用这种类似龙卷风的气流来吸尘,会不会很厉害?”
  “这个想法值得深入研究!”王怡教授敏锐地捕捉到其中的创新价值。团队全力支持曹智翔探索这个大胆的设想,为此他们专门协调实验室资源,给予曹智翔同学充分的研究自由。
  此后两年半,曹智翔几乎以实验室为家。“他比所有人来得早,比所有人走得晚。”王怡回忆道。经历了无数次失败和调整,“人工龙卷风”通风技术终于从技术构想落地工程应用。
  这项被命名为“涡旋通风”的技术,能像自然界的龙卷风一样,在高大厂房内形成定向气流,将污染物精准“卷走”,首次在大型工业厂房当中得以有效运用。示范工程中,它使得污染物滞留时间降低了90%、能效提升了20%。如今,这项师生共创的技术,已写入国家行业标准和先进技术指南当中。
  “兴趣是最好的老师,而老师的责任就是守护好学生的兴趣之火。”王怡说。
  精神传承:做科研和育人路上的领航人
  “深处种菱浅种稻,不深不浅种荷花。”王怡教授这句QQ签名,道出了她的育人之道——因材施教,让每名学生都能找到适合自己的发展土壤,绽放出独特的光彩。
  荣获“陕西青年五四奖章”的黄艳秋,是王怡教授的学生,如今也是王怡团队的成员之一。她表示:“王老师一直都告诉我们,科学研究没有捷径,真正的功夫源于每天坚持不懈地科研探索。”
  在王怡的课题组,激烈的学术争论是家常便饭。团队成员杨洋说:“王老师鼓励学生质疑、挑战,甚至允许我们‘试错’。她认为,如果能证明一条路走不通,同样是宝贵的科研成果。”
  这种开放包容的氛围,孕育出团结协作、大胆创新的科研氛围,让团队在攻克难题的过程中屡创佳绩。
  教学中,王怡时常会把课堂“搬进”钢铁企业的炼钢、炼铁车间、机械制造企业的铸造车间、有色金属企业的冶炼、压轧车间等。在那些伴随着高温、高湿以及高污染散发的艰苦环境中,经常会看到王怡带领学生调研、测试的身影。
  青年教师吴松恒说:“王老师总是提醒我们要有顶天立地的视野,把握国家重大战略需求,瞄准科技前沿,扎根工程实际,研究产业发展亟待解决的真问题。”无论是开题报告还是项目策划,她问学生最多的就是:“这个研究的实际价值是什么?是不是企业急需、社会期盼的?”
  在团队里,流传着王怡“见微知著”的本事。不少学生和青年教师在撰写项目报告、论文初稿时遭遇难题,经她一番点拨,往往能恍然大悟。不过,她从不会替学生思考,总是借助提问和引导的方式,激发学生的思维活力。“我多么希望你能说服我”,这是她常对团队成员说的一句话。
  博士生翟超对此感触颇深:“王老师不会直接给我答案,而是通过层层设问,帮我拆解问题、理清思路。她常说,‘如果你自己都讲不清楚,说明事情还没想明白’。”翟超说,这个过程虽然“痛苦”,却是自己成长最快的阶段。
  因材施教的智慧,让团队的每个成员都能在不同领域独当一面。近五年来,团队的骨干成员分别担任项目主持人,完成了多项国家级、省部级科研项目,已获批各类基金项目近30项。同时,年轻成员积极投身工程实际的技术攻关项目。2018年,王怡曾组织国内15家校企单位,主持申报并获批了科技部“十三五”国家重点研发计划项目,推动了行业内一批高校、设计研究院、大型企业的青年领军人才的培养。
  如今,王怡团队已培养近200名硕博士。他们像种子,撒在科研院所、企业车间,成了工业环保领域的生力军。她们的技术也走出校园,覆盖新材料、有色金属等行业,在20多个省市落地数十个示范工程,守护劳动者的职业健康。许多科研成果更被纳入多项国家及全球行业标准设计指南,从“中国技术”跃升为“国际样板”。
  从一人前行的孤勇,到团队造风的智慧,再到桃李满天下的传承,王怡教授带领团队,用三十年在工业建筑环境领域的坚守与创新,诠释了“大先生”的时代内涵。

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