许鹏教授:抗击COVID-19ASHRAE与REHVA对策之对比及借鉴

2020-4-1

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本期策划: 董丽萍

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访谈背景:
       为了抗击新型冠状病毒肺炎(COVID-19),美国暖通空调工程师协会(ASHRAE)和欧洲暖通空调协会(REHVA)都发表了关于空气流通的传染性疾病控制文章,旨在分析传染性疾病的空气传播机理,并提出应如何控制建筑环境系统的指导意见,以防止疾病在建筑内传播。
       2020年3月24日同济建筑能源日活动“新冠疫情后复工期公共建筑运行实践”线上论坛举行,同济大学许鹏教授对ASHRAE与REHVA两组织出台的相关指导做了介绍,为便于更多人了解,我们特别采访了许鹏教授。

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有关COVID-19的传播途径研究

暖通空调在线:
       自从新冠疫情爆发以来,有关病毒传播途径的研究有很多说法,您认为ASHRAE与REHVA的指导意见中对于空气传播途径的说法有什么一致性?存在差异都体现在哪些方面?

许鹏:
       总体上大家对病毒传播途径的研究方面,观点还是基本一致的,认为最主要的途径是接触和飞沫传染。关于在空气传染这一块,大家对空气传染,或者说气溶胶传播的严重性有不同的意见。就是新冠病毒是否可以通过飞沫核,随着空气进行远距离的传播。
       ASHRAE的观点认为这样的传播是有可能存在的,属于机会传播,但不是最主要的传播方式;REHVA对这个问题的看法是这个传播途径是存在的,也不是主要的存在方式,但是需要防控。 我觉得他们的差异就在于对于气溶胶传播的重视程度。ASHRAE发出这篇文件的时候,美国的疫情还没有那么严重,所以他们认为这个途径存在但不是那么重要;欧洲因为受到疫情影响较大,局势严重,所以3/17日出这个文件的时候,对这个问题抱有非常谨慎的态度,他们认为在问题还不清楚的时候,需要关闭空调系统,他们在空调的排风口上的确也检测到了具有活性的病毒。根据ALARA( as low as reasonably achievable)(尽可能的低)原则,建议除了新风,空调系统最好都关闭。

新冠疫情后复工期公共建筑运行实践研讨会
“新冠疫情后复工期公共建筑运行实践”研讨会(点击图片,可以观看研讨会更多专家视频 )
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有关应对措施

暖通空调在线:
       疫情出现之后,人们普遍关心建筑空间及封闭空间(如飞行器)内的空气处理方式是否会影响病毒传播的增强或者减弱,ASHRAE与REHVA都给出了一些应对措施,分别侧重点不同,请您就相同点和不同点做一些深入解读。

许鹏:
       在应对措施上,总体方案是一样的。当然对于飞沫传染这个控制大家都是一样的,就是要戴口罩,对于接触传染的控制也是一样的,就是要勤洗手。
       再比如对于全空气系统需要把回风关闭加大新风,这点来说他们都是一样的。 这也说明他们对于气溶胶传播心里是没有底的。不然为何要关闭回风。
       不同的地方也有很多。首先是对卫生间和二次扬尘这一点,欧洲给出的应对措施非常具体。欧洲也特别重视对于厕所的控制,包括厕所的负压控制,比如要马桶盖先关上再冲水以及厕所的外窗不要打开,而是要保持排风扇的连续开启,这就是要想办法控制二次扬尘。 在空调使用上,两者有一些不同的观点。欧洲认为风机盘管需要关掉,因为他们认为风机盘管会引发二次扬尘;欧洲也认为空气净化器的作用非常的有限,没有太大的帮助。
       对于外窗的控制在美国大部分公共建筑没有可开启外窗,所以这个问题没有突出提出来,欧洲因为很多建筑有可开启外窗,所以他们专门提出来可开启外窗的房间,如果有人待过,最好要开窗通风15分钟之后,下一个人再进入,才能避免交叉感染。
新冠疫情后复工期公共建筑运行实践研讨会

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有关适应性问题

暖通空调在线:
       疫情在中国爆发之后,国内相关行业组织或者研究机构是否也及时给出了类似ASHRAE和REHVA发布的指导意见?西方国家的应对措施对于国内行业是否具有可适应的指导作用(或者说哪些方面我们值得借鉴)?疫情后复工期的公共建筑安全运行,应该说是迎来了巨大考验,国内有没有可以作为运行实践的规范指导意见出台?您个人从专业的角度有哪些建议?

许鹏:
       国内机构也非常及时地给出了指南,比如中国建筑学会就给出了《办公建筑应对“新型冠状病毒”运行管理应急措施指南》。应该说很多国内机构和协会都给出来了指南意见,甚至比ASHRAE和欧盟给出来的意见更加具体、更有针对性,可操作性更强一些。
       应该说西方国家的应对措施对我们有非常好的借鉴意义,但不能照搬,主要是他们的空调系统、建筑的使用方式、人们的生活方式等方面,和我们都不太一样,但是作为指导文件都有非常好的借鉴意义。比如ASRHRE就做了一张表,这张表我觉得非常的好,它就是针对每一类建筑,你可以采取哪些措施,哪些措施不适用,一一都列出来。如果我们国家比较早的看到这张表,也许监狱的疫情就可以控制的更好一点。
       欧盟的这个标准对卫生间的重视程度是前所未有的,这也对我们非常有帮助。现在从方舟医院采集到的数据,我们可以看到的确厕所是污染最严重的地方。欧盟这个标准也提到了二次扬尘,二次扬尘的确也是一个最严重的问题,因为从武汉的检测数据上,我们可以看到医护人员脱防护服的时候,是活性病毒浓度很高的地方,这个现象也说明这是发生二次扬尘最严重的地方。
       因为我们国家幅员辽阔,各地方的空调系统使用的情况也都不太一样,不同地区疫情发生的严重程度也不太一样,因此我不建议给全国出一个规范,而是应该出台原理说明,就是告诉大家背后的机理是什么,哪些是我们知道的,哪些是我们不知道的,然后各个地区根据自己的条件给出可以落地操作的指导意见。
       此外,我们制订的指导规范也需要不断地做更新,因为疫情变化非常的快,也希望我们这个指南要跟得上形势,比如我们现在所有的规范都没有强调对于厕所的控制。

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有关专业研究方向

暖通空调在线:
       我们关注到许教授会经常写一些有关专业的科普文章,这些文章非常受欢迎,很多人也期待读到您更多富有真知灼见、坚持科学性的文章。我们看您的专业履历,无论研究还是指导技术应用实践,都卓有建树。希望您介绍一下您及您团队的研究方向,作为前沿的人工智能等科技应用于建筑环境领域,您有何展望?此次疫情爆发,人们更需要实时了解所处建筑环境中空气的安全性,也为建筑环境监测实现物联网化带来了新的机遇,为此您怎么看?是否会成为整个行业发展的未来趋势?

许鹏:
       我自己团队做的主要任务是建筑环境领域的数字化问题,这里面包括大数据分析,也包括传统的建筑的故障诊断以及需求响应控制。我们团队现在做的最庞大的一个工作就是“空调系统的自动设计”,我们认为可以通过计算学习的方式,在建筑图纸的基础上,自动完成空调系统的设计,这样可以把大量的劳动力从设计院里出来。
       建筑总的来说是数字化应用水平非常低的一个领域,建筑环境和设备方面尤甚。工科一共有四大领域:电子工程、土木、化工以及机械制造,应该说在4个领域里头数字化程度最低的,可能就是我们土木工程,当然也包括我们的建筑环境领域。你今天走进任何一栋楼,包括你自己的家,你都找不到一个完整的竣工图纸。你不知道这个墙背后是什么,也不知道自己的房间的各个尺寸是多少,尤其关键的是你不知道那些机电设备都在哪里。
       所以需要做很多工作,来提高建筑的数字化水平,当然环境监测是一个很重要的方向,大家现在都提倡健康建筑,那你不监测怎么能知道一个房子是健康还是不健康的?但是健康或者是环境监测应该是监管领域中数字化问题的一个比较小的问题。也是相对来说比较容易解决的问题,无非就是加一些新的传感器,比如现在一些大楼传感器密度已经达到了一平方米5个,未来还会进一步提升。
       但是建环领域数字化水平比较难的问题是设计过程中的数字化问题,我们今天都用CAD做设计,但是那些工具,各种计算机软件都是辅助设计。建筑本身的模型、机电系统的模型还在设计师大脑里,只是用CAD把图纸画出来,并不是真正意义上的数字化设计。
       我认为整个行业发展的未来趋势应该是加入到这个数字化的洪流中,就是一个建筑的基本的设计信息,机电设备管路信息,运维的信息管理的信息,当然也包括环境监测的信息,都融为一体,打造出真正的数字化建筑或者是数字化的机电系统。

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有关疫情之后的思考

暖通空调在线:
       此次疫情已成为全球性的灾难,我们每个人也都经历了一段漫长的特殊时期,每个人都会有自己的所思所想。从行业、专业、授课、科研及生活的各个方面,您有没有一些心得可以分享?我们期待疫情过后工作和生活都能恢复如常,但我们也应与以前有所不同,您同意吗?期待您的见解。

许鹏:
       这次疫情应该是百年不遇的疫情,上次有这么严重的疫情,也差不多就是100年前。我们可能不能用一个小概率的事件来决定我们生活的所有方方面面,比如现在有讨论城市应该怎样建设才能防疫,我感觉那可能是过度的反应。
       对于我们个人而言,往往这些疫情让我意识到我们建环专业,我们暖通同行到底是干什么的?到底什么才是最重要的?
       比如在医疗领域,有个著名的希波克拉底誓言:“今我进入医业,立誓献身人道服务;我感激尊敬恩师,如同对待父母;并本着良心与尊严行医;病患的健康生命是我首要顾念;我必严守病患寄托予我的秘密;我必尽力维护医界名誉及高尚传统;我以同事为兄弟;我对病患负责,不因任何宗教、国籍、种族、政治或地位不同而有所差别;生命从受胎时起,即为至高无上的尊严;即使面临威胁,我的医学知识也不与人道相违。”简单一句话就是医生的天职是救死扶伤,那么我们暖通人的天职是什么?我们是否也应该有一个希波克拉底誓言?我们的口号是什么,我们的宗旨是什么?
       这次疫情让我反思这个事情,简单总结一下,我认为我们暖通工程师、暖通行业每个从业者的天职就是“给人类创造温暖、健康、 舒适、经济的室内环境”。
       如果改成希波克拉底誓言的模板,暖通的誓言就是“今我进入建环行业,立誓为人类营造温暖、舒适、健康、经济的室内环境。我对建成空间的最终使用者负责,他们的健康是我的首要顾念,不因任何宗教、国籍、种族、政治或社会地位不同而有所差别。并本着良心和工程师的尊严,尽力维护名誉,以同行为兄弟。即使面临各种利益诱惑、压力与威胁,我的行为也不与我的责任相违“。
       如果记得住这句天职,我们就可以分别出我们生活工作中哪些事情是重要的,哪些事情是不重要的。
       比如,对于科技工作者,也许获得那些荣誉和头衔都是不重要的,也许灌水文章也毫无意义。而应思考我们是否通过自己的工作和努力,改善了我们营造室内环境的技术能力,我们是否创造出了新的知识?是否让生产流程更有效率?这些才是更为重要的事。
       比如,对于一个建筑运行人员来讲,替老板省钱就变得不是那么重要,保障大楼使用者的身体健康就变得格外重要,大家就不会为省钱而偷偷关了新风阀门。
       比如,对于一个空调的施工安装人员。他可能会少一些偷工减料。至少他做偷工减料,以次充好的时候,粗制滥造赶工期的时候,会多多少少考虑到使用者的安危,内心会受这句誓言的煎熬。
       比如,一个设计人员,有了这样的一个 誓言在心里,和建筑师就可以更加理直气壮地的要更多的通风管道的面积,不会迫于压力设计出稀奇古怪、弯弯曲曲的管道。
       再比如,对于一个甲方开发商。也许不是急急忙忙盖完大楼卖掉了事,有了这个誓言,多多少少会提醒他们要为大楼使用者的长远利益和健康着想。毕竟一个建筑建成了,会用上几十年上百年。
       或者再简单一点,如果有这样一个誓言,当我们垂垂老矣,快退休的时候,回首往事,可以更好地自我反思:作为一个暖通从业者,在这个口号下你做了什么?你发挥了哪些作用?给多少人带来了真正的健康和温暖? 这样才能不断鞭策自己,也能不断鞭策整个行业不断进步。

许鹏教授简介:
教育经历
1988年至1992年,天津大学土木系暖通空调专业本科;
1992年至1995年,同济大学机械工程学院热能工程系硕士;
1997年至2001年,美国科罗拉多大学,土木机械系获博士学位;
工作履历
2001年至2009年,美国加州大学伯克利分校,劳伦斯伯克利国家实验室,能源与环境学院,科学家;
2010年至今,同济大学暖通空调及燃气研究所,任教授、博导;
学术兼职
2006年至今,曾兼任美国暖通空调协会ASHRAE协会智能建筑系统委员会主席,北京节能中心国外特聘专家,中国低碳协会专家委员会委员,国际标准化组织(ISO)建筑碳排放计量标准委员会编委等职务;
研究领域
在回到同济担任教学任务之前,2001年到2009年,许鹏在美国劳伦斯伯克利国家实验室建筑技术系担任科学家职务。许鹏多年从事暖通空调和建筑节能领域的科研工作,在有关智能建筑、建筑系统调试以及节能改造、新型建筑系统控制与监测、以及建筑能耗模拟等领域有十分丰富的工作经验,共发表科技论文三十多篇。许鹏担任美国暖通协会智能委员会主席期间,主持发起了一个建筑与智能电网界面通讯控制的研究项目。在加州能源委员会的支持下,组织并领导了一个由多个大学,包括普渡大学、加州大学伯克利分校的,实现建筑响应控制研究项目。获得加州电力公司的支持, 从事建筑热惰性的研究,开发了一种可以计算建筑动态热惰性的软件,该软件被加州电力公司采用。在美国国家自然科学基金的支持下,成功搭建了一套建筑控制虚拟系统,用来实现系统故障诊断和控制的优化。在美国能源部的项目支持下,发明了一套空调系统的自动故障诊断系统, 开发了全球工业品基础可互换性数据交换模式中的暖通空调系统的定义。为加州建立建筑与气候模型,预测一个未来加州100年,在不同的碳模型下,建筑峰值能耗变化的趋势。许鹏在中国,曾负责了美国能源部和中国政府的多个合作项目,包括北京奥运村的绿色认证、微能耗建筑、中国建筑能耗对标系统、世界银行支持天津既有建筑改造、北川地震重建的绿色示范项目等。回到同济大学后,许鹏负责了建设部和上海市科委的多个研究项目,在建筑和社区碳排放计算和能源规划方面拥有一定建树。
(相关链接:https://a434.tongji.edu.cn/导师.html
相关链接:3月24日同济建筑能源日 许鹏教授报告内容
相关链接:许鹏教授科普文章主页

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  • 许鹏教授:抗击COVID-19ASHRAE与REHVA对策之对比及借鉴
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