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《中国地热》4月刊封面人物 | 胡平放:专注科研的敬业楷模

   2023-05-04 20860
核心提示:胡平放:专注科研的敬业楷模文 |《中国地热》记者 何金津 戴海雷4月25日,地热能行业发展推动人物与“地热+”助力“碳中和”典型示范项目评选榜单揭晓,华中科技大学环境学院胡平放教授荣获了“地热能行业发展推动人物”的称号。多年来,胡平放一直致力于地源热泵技术的研究和推广,并在此领域取得了突出的成就。在地热能源领域的研究和探索中,通过对地源热泵技术和岩土热物性测试深入地


胡平放:专注科研的敬业楷模

文 |《中国地热》记者 何金津 戴海雷




4月25日,地热能行业发展推动人物与“地热+”助力“碳中和”典型示范项目评选榜单揭晓,华中科技大学环境学院胡平放教授荣获了“地热能行业发展推动人物”的称号。


多年来,胡平放一直致力于地源热泵技术的研究和推广,并在此领域取得了突出的成就。在地热能源领域的研究和探索中,通过对地源热泵技术和岩土热物性测试深入地挖掘和开发,为我国地热能的利用与节能减排做出了积极贡献。他的研究成果不仅在学术界得到了高度认可,也为地热能源产业的发展提供了有力的支撑。



除了从事科研工作外,胡平放还承担着另一项神圣的工作——教书育人。


在被称为“森林式大学”的华中科技大学,穿过树木葱茏、碧草如茵的校园,建筑环境与能源应用工程专业的学生们聚集在一间教室里,等待着胡平放教授的到来。


“同学们,今天我们要学习讨论的是一种利用地下能源的新技术——地源热泵技术。”胡平放教授的开场白便吸引了学生们的注意力。


他用通俗易懂的语言,生动形象地解释了地源热泵技术的原理和应用,并且引用了大量的案例和数据,让学生们更好地理解这个抽象的概念。他还引导学生们思考,让他们在课堂上积极发言,分享自己的看法和体会。


“同学们,地源热泵技术是一项非常重要的节能技术,它利用地热能进行空调供暖制冷,能够大幅减少能源消耗和环境污染。而岩土热物性测试技术研究则是地源热泵技术的基础,它涉及土壤的热传导、热容和热导率等方面的研究。”胡平放教授讲到这里,停顿了一下,然后继续说道:“岩土热物性测试技术对于地源热泵技术的应用非常重要,只有深入研究土壤的热物性,才能更好地设计和运行地源热泵系统。”


在课堂上,胡平放教授不仅讲述了理论知识,还与学生们分享了自己的学术经验和思考。他鼓励学生们勇于探索和钻研,激发他们的学习热情和创新精神。在课堂上,他的言传身教为学生们树立了榜样,学生们不仅学到了知识,更感受到了一位敬业、专注的学者的精神风貌。



华中科大,科研起点



华中科技大学是教育部直属重点综合性大学,由原华中理工大学、同济医科大学、武汉城市建设学院于2000年5月26日合并成立。


胡平放于1979年参加高考,是恢复高考的第三届,也叫“新三届”,当时考取的华中工学院是现在的华中科技大学的前身。“其实我读大学的时候,学的是调剂的专业。”胡平放笑着说:“所以进去的时候对专业的兴趣并不太大,是后来慢慢才产生感情的。”



胡平放本科毕业后留在本校担任辅导员,工作后在职读了硕士和博士。在担任辅导员的过程中,胡平放渐渐发现自己的兴趣更倾向于做专业性的科研工作,所以又来到武汉城市建设学院任教,该学校后来也合并进华中科技大学。


与地源热泵技术结缘,始于一个机遇。


2004年,华中科技大学下拨了一笔建设实验室的经费,胡平放和本系老师想要在新建的实验室中加入一些前沿科技内容,于是考虑到了地源热泵系统。实验室初建成的时候,适逢武汉市科技局的领导来校考察,正好看到实验室的地源热泵系统。在了解情况后,刚在国内兴起不久的地源热泵吸引了科技局领导的注意,他们提出未来可以重点考虑此项先进节能技术的研发与应用。


胡平放把握住了这个机会,经过慎重思考分析,决定将地源热泵技术作为今后重点研究方向。在具备基本实验条件后,胡平放申请了武汉市科技局的科技攻关项目,他回忆道:“当时实验室刚刚起步,基础并不厚实,本专业在学校内历史较短,实力无明显优势,立项十分不易。”经过胡平放及其团队的努力争取,项目最终获批,得到了科技攻关10万元经费的资助,这对胡平放和初建成的实验室而言极为宝贵,也是地源热泵研究开始的起点。此后近二十年,胡平放一直深耕于地源热泵领域。


2007年,胡平放获得了一个偶然机会,一位武汉市大学的老师引荐他,位于武汉的军事经济学院图书馆的地源热泵工程需要做岩土热物性测试。以前未从事过该项工作的胡平放立马加班加点,用很短的时间制作了一台较为简陋的仪器,虽然简陋,其基本功能原理与专业仪器一致,利用该仪器完成了测试。这是胡平放和企业开展地源热泵项目合作的开始,也是从无到有、从0到1的艰难过程。


2008年,胡平放申请成立了环境学院地源热泵研究所,并任所长。这是专业从事地源热泵研究与技术服务的学术机构,以建筑环境与能源应用工程系、环境学院实验室的教师为主力,联合校内相关专业教师与专家共同组成,拥有一支由二十余名教授、副教授、讲师工程师及博士硕士研究生组成的研究队伍。


据记者了解,环境学院地源热泵研究所实验室面积达1000余平方米,设备资产总值约500万。实验室可承担地源热泵系统设计用岩土热物性测试、地源热泵系统设计、地源热泵(及绿色建筑)技术方案、地源热泵系统运维咨询及能效测试、岩土热物性测试仪、地源热泵能效监测系统、地热能监测系统研发等技术服务工作。


地源热泵研究所在胡平放所长的带领下取得了不菲的成绩。近年来,承担国家省市科技项目近20项(包括3项国家自然科学基金项目)、企业合作项目100余项;获得省部级科技奖2项,武汉市科技奖2项;授权发明专利4项,发表论文100余篇,获批工程技术研究中心1个。


2011年,中国地调局为了统一提升岩土热物性测试权威性,邀请全国知名单位进行考核。第一批只有三家单位通过测试认证,华中科技大学地源热泵研究所就是其中一家,也是暖通空调方向的唯一一家,另外两家则是大型地热对口企业和研究院。这也在一定程度上证明了地源热泵研究所在行业内的专业性与实力。


同年,地源热泵研究所和中信建筑研究设计总院建立交流合作,中信院的陈焰华总工主持相关的工作,也对地源热泵有浓厚的兴趣。于是,地源热泵研究所和中信建筑研究设计总院联合申请成立了武汉市地源热泵工程技术研究中心,2014年通过了验收。



专注科研,注重应用



胡平放的研究成果主要集中在两个方面,在岩土热物性测试方面取得了一定成果,同时也致力于提升和优化地源热泵系统的性能。


“在特殊工况下做岩土热物性测试,若出现电压波动或停电的情况,则会对正常测试造成影响。”针对这个问题,胡平放团队做了相关研究,建立了复合线热源模型,解决了停电及电压波动对测试的影响问题。建立新的复合圆柱源模型,可用于桩基埋管的热物性测试及其传热分析,解决了普通线热源模型在特殊形体地埋管对应的岩土热物性测试上的局限。相关成果发表在《Energy and Buildings》等国际知名期刊。同时还研发了对应的测试仪器,使测试的可靠性、精确性等方面都有提升,高于国家相关的规范要求。



地源热泵系统优化主要解决浅层地热能加其他能源耦合使用时系统集成与总体能效提升的问题,例如取热排热的影响,地热能和蓄热、热回收、辐射末端的优化配置等。胡平放带领团队,通过研究提高了系统的能效,也提高了地源热泵系统的节能性、可靠性及环保性。


胡平放在岩土热物性测试和地源热泵系统优化等方面取得了一系列成果,发表了100多篇论文、获得两次省级科技进步奖、取得了4项发明专利,他本人也获得了“武汉黄鹤英才”的称号。同时,胡平放及其团队也为100多个项目提供热物性测试服务,为30多个单位提供了测试仪器支持。


2018年,中国石化集团新星石油有限责任公司准备进军雄安国家示范区。采用清洁能源、可再生能源是雄安示范区的重点任务之一,为了更好地完成雄安的可再生能源建设,中石化新星同时开展了相关研究为地热供暖应用提供支撑,其中有的项目就与国内的研究单位进行了合作。“雄安新区多能互补系统优化关键技术研究”项目采取公开招标,有多个985大学、国家级的设计单位都参与了竞标,竞争激烈。胡平放及其团队做了充分的准备,他向记者介绍:“我们前期基础较好,经过积极思考,结合雄安的地质状况及发展要求提出了具有特点的方案。”扎实的研究基础加上充分的准备,胡平放团队成功中标。


在和大型国企合作的过程当中,他积累了很多经验。项目进行中,胡平放及其团队汇报了多次,反复探讨中间出现的问题:“一开始,工作进展不大顺利,我们做的工作和企业的要求出现了一些差距,企业对我们提出了很多意见和建议。”在之后的合作中,他深刻感受到了大型国企对于工程质量的严格要求和扎实严谨的工作作风,在总共一年多的紧迫时间内,胡平放及其团队保质保量完成任务,得到了甲方的高度评价,也使得他在今后的工作中将“高标准、严要求”的工作态度奉为圭臬。


记者了解到,2022年底,中国石化集团新星石油有限责任公司参与建设的雄安的新区地热供暖项目已经投入使用了,供暖面积超过了1000万平方米,其中,胡平放及其团队的研究成果为地热供暖应用提供了技术支撑。



克服障碍,排除万难



地源热泵技术涉及的领域比较宽泛。胡平放主要侧重地埋管地源热泵(土壤源)方面的研究,地下水、地表水领域也有所涉猎。


测试岩土热物性是地埋管地源热泵系统中一项重要的内容,这项技术专业性很强。在初期,国际和国内对如何科学合理测试岩土热物性产生了较大的争议,我国也曾经流行过一些实际运用情况和原理有所偏离的测算方法。



胡平放举例:“有一种基于稳态传热的测试方法(也称单位延米换热量方法),制定规范初期就有争议。最后,基于当时国内地源热泵的发展还处于初期阶段,部分设计单位对运用岩土热物性进行系统设计也不太熟悉等方面的考虑,在国家规范中保留了单位延米换热量参考值的一项规定。”


但在实际应用中,部分测试和设计单位将基于稳态传热原理的延米换热量参考值当作设计依据或唯一依据,这样就会出现设计和实际情况有所偏离的情况。胡平放强调:“地下传热是典型的非稳态(瞬态)传热,具有不稳定性,不能用稳态传热的原理来分析这一非稳态过程。”


基于此,胡平放及其团队花了很大的力气进行宣传普及,在实际测试的过程当中,跟甲方、施工单位及设计院都从各个角度进行探讨,就不同观点展开争议和思维碰撞。同时,胡平放考虑到现状,深奥原理和复杂计算方法不便于工程实际实施,也影响技术和方法的推广。因此,他提出了既符合瞬态传热的原理,又可方便计算单位延米换热量的测试方法,并将方法植入测试仪器。这样,既保证了测试的科学性,结果又方便使用,在一定程度上为地源热泵技术的推广提供了一个较好的渠道。


据了解,做测试的现场条件是比较艰苦的,勘察的地区大多尚未开发,周边是设施较为落后农村,甚至没有建筑,只能从较远的地方接电。这就涉及距离的问题,若线路过长,电压会出现衰减波动,影响测试的进行,甚至还可能停电。在这样艰苦的条件下,一个测试可能要重复多次,遇到中断只能重新开始。


这为胡平放从事的测试工作带来了一些麻烦,但同时也激发了他克服困难的决心。“工程是经常要赶工期的,如果迟了、晚了、耽误了时间,可能对后续的一些环节造成很多影响,这样也不利于工程的实施。”基于此,胡平放团队研发了能够适应停电、电压波动等意外情况的测试方法,从原理上和技术角度解决问题,达到了测试的要求。


“项目的图审部门、设计单位等会为岩土热物性测试把关。”胡平放郑重地告诉记者:“设计院在作图时需要依据热物性测试数据,如果没有数据,则证明前期的勘察工作环节缺失。”按照规范,当浅层地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于或等于5000m²时必须进行现场岩土热响应试验,此项已设置为强制性条文。


2022年4月1日,国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》正式实施,规定浅层地埋管换热系统设计应进行所负担建筑物全年动态负荷及吸、排热量计算,最小计算周期不应小于1年。建筑面积50000m²以上大规模地埋管地源热泵系统,应进行10年以上地源侧热平衡计算。该规范为强制性工程建设规范,全部条文必须严格执行。



岩土热物测试具有必要性,它是地源热泵系统工程前期非常重要的一环,地埋管系统计算周期内的释热量与吸热量平衡是保证地源热泵系统长期高效运行的前提。对于项目整体而言,岩土热物性测试在其中所花费的成本并不大,地埋管造价高,涉及的投资多,计划地埋管的数量是整个系统设计的重难点。


土壤导热系数等热物性参数是影响地埋管数量的最大因素,“地埋管的数量占整个系统投资的比例是比较大的,一般占30%以上。”胡平放严肃地说:“设计地埋管的数量对系统的性能有很大影响,如果地埋管数量不足,换热量则不够,后期的供冷供暖的效果不好;如果数量偏多,对地源热泵性能有辅助益处,但性能的提升有限,而投资的浪费更大。”


胡平放告诉记者,即便在专业人员中也有部分存在着不科学的看法或认识。因此,对于地源热泵科学问题的规范是一个长期的过程,长路漫漫、道阻且长,需要我们长期进行宣传和普及。



专精一技,匠心独运



从事科研工作之后,胡平放先后在国内外发表过100多篇论文,取得了丰硕的科研成果。


他推心置腹地说:“实际上,很多科研工作者都会有自己的体会,就我自己而言,这几点需要慎重考虑。首先,研究方向的确定非常重要,部分年轻科研工作者刚进入科研领域,对研究方向的选择和确定重视不足,没有选准比较有前景、适合自己的研究方向。”


其次,胡平放认为研究的方向不能太多,人的精力有限,他建议年轻科研工作者最好以一个方向为主,有一两个作为辅助。“现在很多专业方向的划分愈发精细,有的工作者研究方向不够精准,浅浅涉足之后就不断地切换自己的研究方向和重点,哪里有热点就去研究哪里,这样可能造成研究不深入、浅尝辄止、很难持续的问题。”市场热点变化迅速,如果片面地去追,就很难有更多的精力去形成自己稳定、擅长、持续的研究方向。



胡平放建议,选择方向要结合专业的发展趋势、市场需求、自身条件和兴趣几个方面综合考量,选准之后不要轻易变更,最好持续十年以上才可能在该研究领域有所成就。“当然,不是说一辈子只能研究一个方向,但是确实要有一定的年份才能够沉淀,能够真正做出一点东西来。”他说。


最后,胡平放强调要组织好团队,如果研究生数量较多,团队较大,可以适当地增加一些研究方向。胡平放真诚地建议:“要重视团队的力量,一个人不可能面面俱到,我们可能只是擅长某个方面。”团队成员各有所长,将擅长理论与实践的成员组合,可以形成优势互补的有利局面。


胡平放是大学老师,在担任教授和博士生导师的同时还先后兼任学院副院长、工会主席及多个学会或专业委员会负责人等行政和学术组织职务,面对如此多的工作量,怎样对时间进行合理利用呢?他告诉记者,自己平时十分注重工作效率,习惯早睡早起,晚上一般不熬夜,这样才保证了从早上开始有精力较充沛的工作学习时间。


教学和科研工作的内容相互交叉、互为支撑,又存在区分,相当花费精力。胡平放注重将科研项目作为案例引入教学内容中,为教学提供丰富的实用素材,便于学生的学习和理解。同时,技术服务与科研是密切相关的,他完成的一些国家级、省市级项目的研究成果也渗透到了技术服务里面。


在行业学术组织的工作中,时常看见他的身影。胡平放在技术监督协会地热工作委员会科技委员会担任副主任,积极地在协会中进行学术交流。“这些交流对我的科研和技术服务有很多帮助,丰富了我的知识面,尤其是跟一线工作单位的从业者交流。”他表示,协会的工作既带给他地源热泵领域最前沿的资讯,同时也对自身经验的积累提供了帮助。


这些经历对胡平放的职业生涯和个人成长而言影响很大,作为工科专业的大学老师,胡平放认为与企业交流合作技术益处颇多。他与几十个企业进行了研究项目的合作,项目的要求和特点各不相同。胡平放在工程上遇到难以处理的棘手问题都会和企业的技术人员进行交流,他也常常为企业答疑解惑。



承前启后,继往开来



随着科技的进步,地源热泵经历了从浅到深的发展过程,科研工作者认识的局限性在不断地被打开。在应用形式方面逐渐向综合性发展,从单一的地热应用发展至地热+多种能源综合应用。


中国国土面积广阔,人口数量多,建筑体量大,人们对建筑供暖、制冷及发电的需求量增大,地热能应用市场前景广阔。随着生活水平逐步提高,除了北方地区,南方也在逐步扩展普及供暖。胡平放认为,我国的地热发电现在处在初级的阶段,发展潜力足,上升空间大,以后会有更大的市场。同时,为了达成3060双碳目标,我国还有节能降碳的艰巨任务需要去完成,地热在其中的作用十分重要。


胡平放教授(左三)


回首部分发达国家的发展历程,我国地源热泵的发展之路也有一些相似——初期发展迅速。新技术引进之后,从国家到地方层面都很重视,投入了政策补贴、奖励支持;企业对有亮点、有卖点的新技术加大投入。但是过了一段时间,奖励补贴慢慢取消。胡平放认为:“一个技术不可能长期靠奖励补贴维持,终究要走向市场。其次,前期‘蹭热度’的部分企业在质量方面难以把关,良莠不齐,这样会对行业发展会造成一定的负面影响,进入发展速度明显减缓的阶段。”


今后,地源热泵在中国应用将趋向理性平稳的发展。他认为新技术的发展不能采取投机取巧的方法,不能完全靠国家政策补贴,行业要不断地靠技术的创新来降低成本和提升质量。补贴在发展初期可以扶持、帮助新技术发展,但最终还要走向市场,才能可持续发展。胡平放欣慰地说:“近年来地埋管的施工成本有明显的降低,也使得浅层地热能的竞争力较过去有所加强。”


因此,胡平放对地源热泵行业的技术也提出了要求——要积极加大技术含量,努力降低成本,提高质量和可靠性,保证效应,走高质量、可持续发展的道路。


地热现已进入平稳发展时期,需要持之以恒方能在这一领域有所建树。胡平放笑着说:“部分年轻人可能容易急躁,希望在较短的时间里就做出一些成果,这是比较难的。”他坦言:“现在各个行业的竞争都比较激烈,不能太急功近利。年轻人做科研初期不一定有能力去组建团队,但应尽量加入团队中去积攒经验,遇见经验比较丰富的老师,即便不能加入其中也要争取进行合作学习。”他强调,一个人能做的东西有限,科研要有群体意识,不能单打独斗。


二十年前胡平放的学生朱娜,在他的带领和影响下,现在已成为华中科技大学的一名老师。朱娜在接受记者采访时表示:“在学术、科研方面,胡老师具有广博扎实的专业知识和超乎常人的严谨细心。在学生汇报科研成果时,胡老师总能一针见血地指出存在的问题,大至行文的逻辑、研究方法的合理性,小至文章格式、错别字……都会提出意见。在授课时,胡老师既会对公式进行严谨推导,又注意对整个知识体系进行分类解析,让学生能够较快地掌握知识点并举一反三。”


胡平放不仅对学生严格,更严于律己。他一直坚持读英文文献,不断学习以了解行业的国际发展现状。参加各种学术活动时,总是认真做笔记,需要时再翻阅参考。每天早上早起,坚持早餐前工作一小时。出差的车上,也经常拿出笔记本电脑工作。他当年的学生,现在英国一所大学任教的邢路告诉记者:“有一次我和胡老师出差开会,在飞机上他已经非常疲惫了,还坚持要练习英文口语,以便于更熟练地进行国际交流。”



胡平放非常注重对学生的培养,他的博士研究生谢毅伟告诉记者:“在科研方面,胡老师对我们的指导非常认真,每次帮我修改论文时意见都非常详细,一般分两个文件反馈我。一个是论文原文件,里面细致地标注了标点符号、简写标识等修改问题;另一个文件一条一条罗列出论文的问题和修改建议。每次收到论文返修意见,胡老师都会和我一起共同讨论修改方案,他对我科研上的指导一直延续到现在。”谢毅伟回忆说:“毕业后,我参加工作,申报国家自然科学基金,胡老师对我的申报书逐条逐字修改。我首次申报能成功获批,胡老师对我的指导功不可没。”


胡平放也是一位平易近人,和蔼可亲的老师,除了学术领域,在生活及个人发展上也经常帮助学生。朱娜告诉记者:“胡老师不仅是老师,更是同学们和蔼可亲的长辈。对因故无法到校的同学,胡老师不仅在电话中耐心地与之交流论文上的问题,还会对其身体状况表示关心。当学生的研究出现问题时,胡老师不会简单责怪,而是提醒同学学会在错误中总结、成长。针对学生的职业规划,他也经常教育同学们应主要结合个人特长、兴趣及发展前景选择工作岗位,不能过于看重待遇和轻松。”


严谨细心、博学多识、耐心包容、和蔼可亲……这是同事和同学们心目中的胡平放。作为一名老师,胡平放一直认真负责、诲人不倦,始终坚持把学生的学术成长和身心健康放在首位。作为一名科研工作者,他以敬业和专注的态度在自己的科研领域里不断探索和创新,始终保持着对地源热泵研究的热情和执着。他的研究成果在学术界内外都有较高的影响力,为地源热泵的研究和发展应用做出了重要贡献……


胡平放认真负责、诲人不倦、敬业专注的品质,使他成为地热行业备受尊崇的楷模。



 
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