在山东建筑大学校园内,一栋冬暖夏凉、空气清新、能耗极低的实验大楼引人注目。这里是山东省智慧建筑与建筑节能重点实验室所在地,科研团队正围绕零碳建筑及园区技术展开攻坚。 该实验室脱胎于2008年设立的山东省智能建筑技术重点实验室,整合了山东建筑大学、中建八局第二建设有限公司等多方力量,是山东省建筑领域新一代信息技术应用的唯一省级重点实验平台。实验室主任、山东建筑大学教授刘晓平介绍,近年来团队聚焦建筑行业数字化、智慧化转型及能源协调低碳化发展,在基础理论、核心技术、平台开发等领域持续深耕。 传统建筑长期处于被动状态,无法主动反馈自身状况。实验室副教授苏晨辉表示,团队致力于为混凝土结构植入感知系统,使建筑具备自我诊断能力。研发团队开发的超声导波检测技术,通过在混凝土表面布设特殊传感器阵列,采集声波信号并运用算法转化为结构健康数据,为大型桥梁、体育场馆等基础设施提供全天候监测,实现安全隐患的早期预警。 针对大型公共建筑内部导航难题,团队基于建筑信息模型研发了室内视觉定位系统。该系统运用智能视觉定位算法,将建筑图纸转化为高精度数字地图,为商场、医院等复杂空间提供精准定位服务,有效解决人员迷失方向问题。 在新能源利用领域,实验室教授李晓艳指出,新能源发电与电网对接面临三重挑战:电流形式转换、功率波动平抑、调度控制协同。新能源产生的直流电需转换为交流电,不稳定的发电功率需平滑处理,随机性发电特性需与电网调度需求匹配。 为破解上述难题,实验室研发了新能源发电系统功率变换器。团队成员秦昌伟解释,该装置集成半导体开关器件、控制电路和滤波电路三大模块,通过高频开关和精确控制实现电能形式转换与质量优化。团队开发的组串式逆变器适用于屋顶电站等分布式场景,集中式逆变器则服务于大型地面电站,增强了新能源并网效率。 建筑及园区设备长期存在组网延时高、协议不兼容等问题,制约设备间高效联动。实验室教授张桂青团队攻克了云边端架构下一体化调度、自适应边端组网等关键技术,自主研发通用边缘智能网关和现场测控单元,构建起园区用能全息感知、智慧调控、自主寻优的运维体系,推动园区向绿色零碳方向演进。 从结构健康监测到室内精准定位,从新能源高效并网到园区智能运维,实验室形成了覆盖建筑全生命周期的技术体系。这些创新成果不仅提升了建筑安全性和使用便利性,更为实现建筑领域碳达峰碳中和目标提供了技术路径。 当前我国建筑能耗占社会总能耗近四成,推进建筑节能降碳意义重大。实验室通过技术创新赋予建筑感知、思考、决策能力,将被动的钢筋混凝土结构转变为主动响应环境变化的智慧系统,代表了建筑行业未来发展方向。
当建筑获得感知与思考能力，人类居所正在发生革命性变化。山东团队的创新不仅重新定义了建筑功能，更为城市化与碳中和的协调发展探索出新路径。在这场绿色转型中，中国方案正为全球建筑业提供重要参考。