【中國制冷網(wǎng)】今年,是上海交通大學(xué)制冷所所長王如竹教授步入教學(xué)工作的第30個年頭。30年來,在大學(xué)教師這個崗位上,他已獲得多項(xiàng)榮譽(yù):2009年全國模范教師、2013年度全國五一勞動獎?wù)隆?014年上海市勞模年度人物、2015年全國先進(jìn)工作者……
“學(xué)高為師,身正為范,為人師表”,他的激情和夢想仍在延續(xù)。就在前不久舉行的第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽上,決賽結(jié)果剛出來,身為指導(dǎo)老師的王如竹迫不及待地為獲得特等獎的學(xué)生們點(diǎn)贊:“厲害了,交大制冷所吸附團(tuán)隊的學(xué)生們。”這股興奮勁兒,比他自己獲獎還足。
“能源問題對中國太重要了,在這個領(lǐng)域,我必須多培養(yǎng)些優(yōu)秀的苗子。”這些年,王如竹把大部分精力用在如何解決能源危機(jī)上,他的研究成果也獲得國家自然科學(xué)獎二等獎、國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。打開官網(wǎng)的教師簡介,王如竹的研究方向一欄里清楚地寫著制冷空調(diào)中的能源利用、低品位熱能制冷技術(shù)、太陽能與自然能源利用與建筑節(jié)能、低溫傳熱與低溫系統(tǒng)這四條主線。
這四個高大上的領(lǐng)域,擁有一個共同的焦點(diǎn)、一個人們越來越熟悉的詞———節(jié)能減排。在王如竹的心中,這或許是面對能源危機(jī)的必然選擇。
日前,記者相約王如竹,聽這位z*有“溫度”的制冷學(xué)教授講述他的“節(jié)能減排夢”。
夢想在城市建造離網(wǎng)太陽能建筑
和王如竹的采訪相約在中意綠色能源實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)室處在交大閔行校區(qū)的角落,且被一條校園小河圍成半島狀,不少走在南洋東路上的本校師生,盡管目光會被這棟簡潔而極富現(xiàn)代感的18米高三層白色小樓吸引,但對這個建筑面積1200平方米的實(shí)驗(yàn)室的功用知之甚少。
然而,這里卻藏著20多項(xiàng)頂尖的綠色能源技術(shù),從大類上看包括太陽能集熱技術(shù)、太陽能空調(diào)技術(shù)、熱泵技術(shù)、新型高效末端技術(shù)、分布式能源技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)、零碳住宅、智能家居等。該樓已獲得美國綠色建筑委員會頒發(fā)的LEED金牌認(rèn)證,開創(chuàng)中國高校的先河。
這里還有著全國高校在制冷與低溫工程領(lǐng)域中z*強(qiáng)的科研梯隊之一:15位教授,8位副教授,是科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊。團(tuán)隊的帶頭人,正是制冷所所長王如竹。
采訪前,記者的內(nèi)心十分忐忑,在網(wǎng)上搜索了吸附制冷、地源熱泵這樣的詞匯,腦海中集聚了太多謎團(tuán),頗為擔(dān)心:“這樣一位黏在實(shí)驗(yàn)室的理工科教授,他能給讀者解釋清楚嗎?”
聽到記者的疑慮,研究所的秘書柯霞笑了起來:“放心吧,人們都說他是交大z*有‘溫度’的制冷學(xué)教授。他的新生研討課,許多專業(yè)的大一孩子都搶著選,他肯定能把專業(yè)的東西講得深入淺出、繪聲繪色。”
果然,剛見面,王如竹的招牌微笑和柔和語氣就讓記者減壓不少。
“先來看看外墻使用的意大利外遮陽技術(shù),遠(yuǎn)處可能看不出,近看發(fā)現(xiàn)有兩層,里面的是玻璃幕墻,外面的是鏤空墻。為什么如此設(shè)計呢? 夏天,太陽比較高的時候,天熱,鏤空外墻就能巧妙地避免陽光直射,把強(qiáng)光折射后‘彈出去’;冬天,太陽比較低的時候,鏤空設(shè)計的角度讓光恰好又能直射進(jìn)來,如此便降低屋內(nèi)能耗,做到綠色低碳。”從一樓到三樓,見到一個新技術(shù),他就主動提醒記者,并進(jìn)一步解釋。
在三樓房頂,到處是太陽能裝置,有吸熱的,有發(fā)電的,還有做飯的。類似火炮模型的裝置便是太陽能烤爐,王如竹說它們像展翅的蝴蝶。夏天,烤熟紅薯僅需半小時,就是到了冬天,也不用一小時。有了它們,制冷所的師生可以在樓頂開啟“燒烤趴”。在男女比例懸殊的理工科實(shí)驗(yàn)樓,實(shí)驗(yàn)展示活動能吸引文科女孩們主動加入,這在學(xué)校曾引起過轟動。
“整個綠色能源樓建筑設(shè)計和施工嚴(yán)格按照節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材以及資源回收利用等原則,按照65%節(jié)能率設(shè)計。”王如竹說,“雖然充分利用了可再生能源和高效節(jié)能設(shè)備,但現(xiàn)在整個樓宇還無法實(shí)現(xiàn)零能耗。畢竟這是一個實(shí)驗(yàn)樓,實(shí)驗(yàn)設(shè)備有時需要耗費(fèi)大量的電能。倘若這是一個普通的辦公樓,我想發(fā)出的電就能約等于它用的電。”
所謂零能耗,或者說零耗能、零能源,并非建筑不需要消耗能源,而是指建筑的外部構(gòu)造能夠達(dá)到一種良好的保溫隔熱效果,室內(nèi)安裝節(jié)能設(shè)施;除此之外,z*重要的,要配合使用可再生能源,比如太陽能、風(fēng)能、淺層地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源,以此實(shí)現(xiàn)建筑的能源消耗和能源產(chǎn)生,兩者相抵后約等于零的狀態(tài)。
同樣在三樓樓頂,一個27平方米的玻璃房吸引了記者的注意。“做科研一定要做前瞻性的。”王如竹說,在城市中建造一棟離網(wǎng)太陽能建筑,是他關(guān)于節(jié)能減排的夢想,而小小玻璃房,則是他啟動夢想的第一步。
別小看它,只要沒有連續(xù)陰天,這個小房間就可以借助太陽能,脫離中央電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行起照明、電視和空調(diào),國內(nèi)高校尚無類似的嘗試。未來,王如竹還將在兩方面繼續(xù)努力:“一是采用直流電器,因?yàn)樘柲馨l(fā)出的是直流電,電器使用的也是直流電,免去現(xiàn)有太陽能利用中直流———交流———直流的轉(zhuǎn)化,而這種轉(zhuǎn)化,每一次都會損失10%左右的能量。二是擴(kuò)大離網(wǎng)建筑規(guī)模,至少要建起100平方米、一到二層的建筑。”
“我想創(chuàng)造一個環(huán)境,讓別人看到,建筑100%依賴可再生能源的理念是可以實(shí)現(xiàn)的,技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上也接近可行。除此之外,要結(jié)合現(xiàn)在的移動互聯(lián)網(wǎng)時代,在手機(jī)里安裝一個App,就可以控制整個房間的設(shè)備運(yùn)行,減少不必要的能耗。零能耗加智能化,未來的生活就應(yīng)該是這個樣子。”王如竹說。
在王如竹看來,中國在工業(yè)節(jié)能、建筑節(jié)能、交通節(jié)能方面,總體來說處于中等水平。這些年,隨著政府的重視、科技的進(jìn)步,特別是 《巴黎協(xié)定》簽訂以后,節(jié)能減排有了很大的進(jìn)步。但是我們離發(fā)達(dá)國家特別是歐洲、日本還是有很大的差距,我國需要學(xué)習(xí)他們的成功經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)技術(shù),去闖出中國自己的節(jié)能之路。不過,技術(shù)和產(chǎn)品在推廣時仍需國家更多的政策支持。
看到十九大報告對節(jié)能減排的新論述,王如竹很興奮。他告訴記者:“十九大提出綠色發(fā)展,覆蓋面更寬,涵蓋機(jī)關(guān)、家庭、學(xué)校、社區(qū)以及出行,方方面面影響到每個人。我們需要綠色發(fā)展理念,推動百姓生活水平不斷提高,推動環(huán)境保護(hù),使人、社會、自然全面協(xié)調(diào)發(fā)展,使我們的老百姓能生活在天更藍(lán)、水更清、空氣更清潔的環(huán)境,在這個過程中,開源節(jié)流同時抓。一方面要大力開發(fā)新的資源,利用新的能源,另一方面節(jié)約資源能源,讓資源開發(fā)對環(huán)境的影響降到z*小,讓資源的利用能夠適應(yīng)社會的發(fā)展。”
z*驕傲的還是培養(yǎng)學(xué)生
有不少企業(yè)向王如竹伸出過橄欖枝。博士畢業(yè),國內(nèi)有家企業(yè)給他500元一月的工資,還給他分房子,但在高校只拿200多元工資的他拒絕了;前幾年,有家大型外企的家電部請他,開出高額薪資,并提出“大多數(shù)時間還在交大,每個星期去企業(yè)一兩天就行”,但他覺得去企業(yè)后,研究成果肯定就不能再和外界分享,所以果斷拒絕。
王如竹還是喜歡做大學(xué)老師。他說,人生苦短,自己要向同屆勞模鐘揚(yáng)老師學(xué)習(xí):“鐘揚(yáng)扎根西藏,培養(yǎng)了優(yōu)秀團(tuán)隊,收集種子,播種未來。他身上探究、執(zhí)著、奮進(jìn)、奉獻(xiàn)的品質(zhì),值得每一位大學(xué)老師學(xué)習(xí)。”
這些年,王如竹辭去了學(xué)院副院長的行政職務(wù),推掉了很多社會活動,將大部分精力放在學(xué)校。
怎么才能給學(xué)生上好課? 這是王如竹一直琢磨的事情。
“要讓學(xué)生記住你,你就得把心用在學(xué)生身上,老師的每句話,上課時的一個動作、或是給開小差的學(xué)生一個眼色,都有可能留在學(xué)生的記憶里。”多年來,他堅持為大一新生開設(shè)的“可再生能源高效轉(zhuǎn)化與利用”新生研討課成為精品課程。他不僅自己上課,還讓學(xué)生上課,學(xué)生在老師點(diǎn)評的基礎(chǔ)上修改,結(jié)合研討課中的圖書館館員的文獻(xiàn)引用培訓(xùn),形成較好的信息素養(yǎng),為日后科研打下基礎(chǔ)。課程結(jié)束時,每個學(xué)生均可拿到一張光盤,內(nèi)容有課程教學(xué)大綱、教學(xué)PPT、學(xué)生的PPT和論文及演講展示視頻。現(xiàn)在,研討課年年爆滿,王如竹又將個人學(xué)習(xí)改為團(tuán)隊學(xué)習(xí),增加團(tuán)隊數(shù)字化展示,并親自設(shè)計辯論題目組織辯論賽,新生們的積極性被充分調(diào)動。
執(zhí)著于創(chuàng)新的王如竹認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)室就是學(xué)生的第二課堂,他不僅要帶出創(chuàng)新的研究生,還把那些拔尖的本科生帶成創(chuàng)新人才。作為s*屆交大“錢學(xué)森班”的班主任,他鼓勵學(xué)生積極參與科技創(chuàng)新大賽,經(jīng)由他的帶動指引,多名學(xué)生本科階段就在國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文,獲得節(jié)能減排大賽、挑戰(zhàn)杯等大賽桂冠。
“創(chuàng)新意識的培養(yǎng)要從低年級同學(xué)抓起,如果他們很早就對學(xué)術(shù)前沿有所了解、萌生興趣,可能就會影響以后的選課種類乃至專業(yè)發(fā)展方向。對于這些孩子,要鼓勵他們,也不能拔苗助長。孩子們畢竟學(xué)術(shù)基礎(chǔ)弱,90%的點(diǎn)子可能都沒法在我這里通過。如果我不打斷,他們徒勞無功后可能就會灰心。”王如竹說,“其實(shí),我天天都在幫他們想,幫他們改。實(shí)在不行,我腰里還系著一些好點(diǎn)子,把相似的興趣點(diǎn)推薦給學(xué)生,他們不會有老師在成果轉(zhuǎn)化上的一些顧慮,往往能做得起勁又出彩。”
為了準(zhǔn)備節(jié)能減排大賽,有學(xué)生設(shè)計了海島取水裝置,但實(shí)際上先前已有人發(fā)明類似裝置。王如竹對該學(xué)生說,類似的技術(shù),如果把海島改成沙漠環(huán)境,并結(jié)合農(nóng)業(yè)技術(shù),建沙漠綠洲,這不就是一個原創(chuàng)的好點(diǎn)子了嗎? 后來該創(chuàng)新團(tuán)隊的一位伊朗學(xué)生說:“我從來沒想過來上海學(xué)農(nóng)業(yè),在我家可不好找工作,不過,沙漠綠洲的主意倒是出乎意料地好呢。”
國際化,是王如竹團(tuán)隊的又一個特色。“我們的學(xué)生可以和外國學(xué)生學(xué)習(xí)外語,學(xué)習(xí)溝通能力,出色的創(chuàng)新者必須有國際視野。”王如竹說。
在實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的心目中,王如竹從不是一個“老板”,而是一位“好老師”。記者聽到的全是學(xué)生們的稱贊:“他對學(xué)生論文的嚴(yán)謹(jǐn)是出了名的,常說‘對學(xué)生的論文不聞不問的老師不應(yīng)該做導(dǎo)師’。我的一篇課程論文,30多張圖由于沒有用專用軟件做都被他一一標(biāo)注,連標(biāo)點(diǎn)符號這樣的小紕漏也逃不過他的雙眼。”“王老師管理非常人性化,周末從不給我們打電話”“我的兒子出生后,他從不催我回去工作,而是和我分享育兒經(jīng),鼓勵我做個好父親。”
為了加強(qiáng)團(tuán)隊凝聚力,王如竹組織開展了以“關(guān)注交大冷暖”(“冷暖”兩字代表“制冷”與“暖通”兩個專業(yè)) 為主題的一系列豐富多彩的校園文化建設(shè)活動,使得制冷所的每位成員都能深切地感受到源自大家庭的溫暖與活力。師生們至今都記得,2012年的一次晚會,當(dāng)一群年輕教師在臺上跳舞時,年近五旬的王如竹出其不意地縱身躍上臺,順著節(jié)拍與大家共舞,全場沸騰,掌聲此起彼伏。
如今,這個團(tuán)隊已經(jīng)結(jié)出碩果:王如竹鼓勵年輕人在子方向帶隊,一個人至今培養(yǎng)博士數(shù)十名,其中15人已成為教授。
“對我來說,工作很多,但是z*驕傲的還是培養(yǎng)學(xué)生。如果學(xué)生畢業(yè)三十年、四十年,有人問他們,在交大這幾年記住了什么,他說‘我有一個王老師’。那么我覺得,我也是一個有成就的老師。”王如竹驕傲地說。
讓中國制冷引領(lǐng)世界
原本是低溫領(lǐng)域的金子,卻選擇在節(jié)能領(lǐng)域發(fā)光,這是王如竹科研生涯的真實(shí)寫照。
1964年,王如竹出生在江蘇張家港。從小,他就是學(xué)霸。1980年,他以張家港理科榜眼的成績考入上海交大,走入制冷專業(yè)。那時的中國,冰箱都少見,更別提空調(diào),制冷還未進(jìn)入家庭生活,制冷專業(yè)學(xué)習(xí)中一般結(jié)合交大的強(qiáng)勢學(xué)科船舶專業(yè),進(jìn)行船用制冷設(shè)備的探索。那時的王如竹,對新知識極為渴求,學(xué)習(xí)知識,發(fā)現(xiàn)問題,形成新的知識,四年的本科學(xué)習(xí)讓他養(yǎng)成了這種學(xué)習(xí)習(xí)慣。
1987年9月,王如竹成為交大制冷學(xué)科的第一個博士生,并獲得赴德國培養(yǎng)的機(jī)會。初入德國,那里的一切都讓王如竹目瞪口呆:家用電器多如牛毛,有的壞了還可免費(fèi)更換;各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、低溫材料國內(nèi)都沒有;z*讓他印象深刻的是德國人“細(xì)節(jié)決定一切”的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。
“當(dāng)時,我設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)裝置,管道拐彎處就形成直角,德國老師就在上面貼了一個警告標(biāo)志。我一開始覺得裝置方方正正沒什么問題,但后來聽他們解釋才明白,管角應(yīng)該做成圓弧,避免把人刮傷。”這些感受讓王如竹決心一定要向國外學(xué)習(xí),“總有一天,不是我們?nèi)鈱W(xué),而是外國人心甘情愿做我的學(xué)生。”
那時,中國學(xué)生也有讓外國人刮目相看的地方:幾乎所有中國留學(xué)生腦子里都沒有度假的概念,他們肯吃苦,熱愛工作和學(xué)習(xí)。在德國的兩年,王如竹攢錢給家里添置了“四大件”。
博士畢業(yè)前,無數(shù)誘惑擺在眼前:王如竹在德國的老師、國際低溫工程大會主席,希望他留在德國;國內(nèi)外企業(yè)也伸出了橄欖枝。“但是,交大培養(yǎng)了我,我要回報交大。”王如竹義無反顧地返回交大制冷所,1992年12月晉升為副教授,很快被破格提升為教授。
1993年,制冷所老所長職務(wù)發(fā)生調(diào)動,所里要選出一個新所長。讓王如竹沒有想到的是,他這個年輕人竟然呼聲z*高。“可能我人緣比較好,英語好一點(diǎn)吧。”事后,王如竹謙虛地說。
當(dāng)時的王如竹是猶豫的,他跟領(lǐng)導(dǎo)說:“我連副所長都沒做過,做所長合適嗎?”在領(lǐng)導(dǎo)的支持下,他還是在不到30歲的年紀(jì)挑起了制冷所的擔(dān)子。
剛上任,他就在制冷所完成了自己科研的一次轉(zhuǎn)向,從重點(diǎn)研究液氧、液氦、液氮的低溫領(lǐng)域,轉(zhuǎn)向制冷。這一步,領(lǐng)導(dǎo)們是支持的,王如竹也做得有聲有色。
1993年,王如竹的“吸附式制冷”項(xiàng)目獲得了上海“啟明星”資金的支持。有了“第一桶金”,他決定帶著團(tuán)隊進(jìn)一步轉(zhuǎn)向,投入吸附式制冷的懷抱。當(dāng)時,5萬元的支持讓他出差不用再借錢,還花8000元買進(jìn)一臺數(shù)據(jù)采集儀,成為團(tuán)隊z*基本的測試設(shè)備。
但是,換熱器的設(shè)計出現(xiàn)了困難。1995年,困難依舊無法徹底解決,拉不到企業(yè)贊助,資金極度緊張。自然地,出現(xiàn)了質(zhì)疑年輕所長的聲音,團(tuán)隊內(nèi)部也擔(dān)心資金難以為繼,人心出現(xiàn)了波動。此時,有人勸王如竹說:“估計吸附式制冷這個方向不太合適,不如還是去研究傳統(tǒng)制冷,去做冰箱、空調(diào),會更有應(yīng)用前景。”
“科研要‘頂天立地’。‘頂天’,就是課題研究瞄準(zhǔn)國際前沿,追趕甚至引領(lǐng)世界先進(jìn)水平;‘立地’,就是要讓科學(xué)研究緊密對接經(jīng)濟(jì)社會重大需求,服務(wù)于現(xiàn)實(shí)生活。我覺得吸附制冷既有發(fā)展?jié)摿Γ钟幸嬗诃h(huán)保,國家將來一定需要,所以就決定堅持。”王如竹說,z*終一家美國企業(yè)決定出資,支持他攻克難關(guān)。
所謂吸附式制冷,就是利用吸附劑對制冷劑的吸附作用,低溫下吸附,高溫下解吸,從而形成溫差作用下制冷劑蒸汽的狀態(tài)變化。由此可見,制冷劑在一定溫度和壓力下能吸附某些氣體或者水蒸氣,在另外的溫度和壓力下釋放出來,這種吸附和釋放過程引起壓力變化,相當(dāng)于制冷壓縮機(jī)的作用。吸附式用熱力驅(qū)動,而壓縮式用電力驅(qū)動。
與后者相比,吸附式制冷z*明顯的優(yōu)勢就是無噪音,無環(huán)境污染,能有效利用低品位熱源,即“廢物利用”。
但吸附式制冷也有弱點(diǎn):z*明顯的就是初始成本高,更適合使用率高的地方,比如大廈而非家庭使用。
因此,在推廣時,環(huán)保有時也會遇到水土不服的爭議。“因?yàn)楫?dāng)時的技術(shù)還不夠成熟。老百姓使用一項(xiàng)技術(shù)很關(guān)鍵的在于它的經(jīng)濟(jì)性,但當(dāng)時節(jié)能往往不節(jié)錢,往往是節(jié)約一點(diǎn)點(diǎn)能源,卻要投入較多資源,所以z*初的研究、推廣工作挺艱難。”王如竹說,“百姓的接受需要過程,科學(xué)家也需要時間來改進(jìn)技術(shù)。”
王如竹的堅持有了回報。2004年,他領(lǐng)銜的課題組還在莘莊生態(tài)辦公樓建成了世界上第一個集太陽能吸附空調(diào)、地板輻射采暖、強(qiáng)化自然通風(fēng),以及全年熱水供應(yīng)功能于一體的太陽能復(fù)合能量系統(tǒng),并由此在世博會期間推出“滬上生態(tài)家”。同樣在世博會期間,國家電網(wǎng)館采用他的技術(shù),2臺10千瓦的吸附制冷機(jī)利用變壓器余熱提供空調(diào)制冷,屋頂110平方米太陽能集熱器提供熱能加熱,通風(fēng)井空氣形成地面的強(qiáng)化自然通風(fēng)。在他的努力下,中國的節(jié)能表現(xiàn)獲得了世人的廣泛關(guān)注。
z*近,作為獲得國際制冷J&E Hall金牌的s*位華人,他正緊張地籌備明年在上海舉行的國際低溫與制冷大會。舉辦國際大會是我國拿到制冷領(lǐng)域話語權(quán)的絕佳方式。“過去,有的中國科學(xué)家太低調(diào)。國外一般都是‘你想干,那就說出來’。當(dāng)年我s*次參加國際吸收吸附熱泵大會時,覺得國家的發(fā)展已經(jīng)到了一定的水平,就臨時提出申請下一屆大會的主辦權(quán),并當(dāng)場聯(lián)系國內(nèi)企業(yè)支持。結(jié)果我們擊敗韓國,拿到主辦權(quán)。后來,國外來交大參會,看到我們擁有他們所沒有的z*新z*先進(jìn)的設(shè)備,交口稱贊。”王如竹說。
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