□王遂社

        西安建筑科技大学李安桂教授是国家重点学科培育学科供热、供燃气、通风及空调工程学科负责人，国家一流专业、国家级特色专业建筑环境与能源应用工程专业负责人，国家一流课程（空气调节）负责人。科学素养深厚是基本特点，善统筹是显著标志，富有创造性的战略眼光是他成为“这一个”的魅力所在。上至庙堂之高，下至江湖之远，一致认为他是能够引领学科持续发展的杰出科学家，是引领技术进步方向和前瞻布局、带动关键领域创新能力提升的“关键少数”。

地下空间环境安全卫士 李安桂

“守护地下空间环境的卫士”

        “在地下空间环境与建筑通风领域，李安桂是开拓者之一。”

        真有这么厉害吗？

        资料显示，37年来，李安桂一直致力于建筑室内环境及国家重大基础设施（水电站及高铁、地铁、地下军事工程等）的通风生命线工程——地下空间空气高效清洁供给、有害气体安全引排的理论及技术研究，从新现象发现、特征规律揭示、理论模型建立、先进通风及引排技术发明、工程应用到标准制定，取得了系统性创新成果。

        这些成果价值何在？

        解决了“平时环境”清洁低碳营造、“灾变环境”生命安全保障的重大难题。这是对人类生存环境的深刻洞察，也是对未来可持续发展的卓越贡献。

        体现在哪里？

        李安桂建立了空气高效清洁供给的建筑附壁（贴附）通风理论。揭示了竖向附壁运动--水平空气湖流动的建筑通风边界层运动规律，以及受限射流、组合热对流耦合作用的通风高效供给机制，实现了低碳通风和室内空气科学理论的突破。

        创建了地下及封闭空间灾变环境的空气安全保障关键技术。揭示了烟气、重气等有害气体的分层、扩散流动规律，建立了保障生命安全的通风高效引排装备技术，攻克了重大地下工程的灾变环境安全保障关键共性技术难题。

        突破了空气高效清洁供给和有害气体安全引排关键技术难题，成果被广泛应用于京雄铁路雄安站、鲁地拉水电站等重大工程，为保障我国建筑行业节能降碳，以及地下水电、核电、国防军事等重大基础设施通风生命线安全做出了重要贡献。

附壁通风技术用于雄安高铁站 

附壁通风技术用于郑州地铁17号线

        从成果上看，出版中英文著作8部，发表期刊论文456篇、SCI收录204篇，授权发明专利91件，成果纳入国内外标准/指南12部。作为第一主编、受Springer邀请与北欧供暖通风卫生学会主席Kosonen共同编著聚焦国际研究前沿的“室内环境与可持续建筑”英文丛书。

        从科技成就上看，以第一完成人获地下水电站环境、地铁环境保障的国家技术发明二等奖2项（2012年和2016年），国际可持续能源技术创新发明奖（2019年）一项，省部级一等奖4项。

        从国际影响力上看，多次担任建筑环境领域国际学术会议主席，2018年创建国际地下空间环境学会并被选为首届主席，显著提升了我国在该领域的国际学术地位。

2019年国际可持续能源技术创新发明奖（WSSET）颁奖

2018年国际通风大会（ROOMVENT2018）受邀作主旨报告

        事实胜于雄辩，真金不怕火炼。日月昭昭，乾坤朗朗，确实名不虚传。

        对了，他的奖项里有“地下空间环境保障——全国高校黄大年式教师团队”这项荣誉。黄大年式的“杰出科学家”，他当得起这一称号。

“魔”一样的钻研

        2023年的秋天，在古都西安街头蓬勃出成熟的魅力，氤氲着绚烂的色彩。

        初识李安桂，第一印象是儒雅，睿智，气韵沉雄。一双洞察世事的眼：温暖的，明亮的，宛若一种有重量的光在里面流动，这便是人们经常形容的那种“浩然气象”吧。

        李安桂是上世纪八十年代的第一批大学生。1984年从山东建筑工程学院供热通风工程专业毕业后，考取西安冶金建筑学院研究生，师从新中国暖通专业的奠基人之一戴庆山（参与人民大会堂、刘家峡水电站、龙羊峡水电站等工程建设的功勋专家）系统学习专业理论。留校工作4年后，考取了西安交通大学博士学位，师从我国制冷学科首批三位博士生导师之一的吴业正教授。嗣后，又于2000～2001、2002～2003两度在英国权威机构研究访问，作为主要参与人担纲欧洲联合项目、威尔士大学建筑学院数项通风课题等工作，熟谙国际研究的前沿进展。进入美国普渡大学、日本大学访问、合作，更使李安桂如虎添翼，如鱼得水。在此期间，李安桂遍访名师悉心感悟，地上地下认真探查，孜孜矻矻，兢兢业业，探幽烛微，焚膏继晷，简直像着“魔”了一样。尤其对地下空间环境与建筑通风的研究渐趋佳境，完成了从跟跑、并跑到领跑的跨越。严谨扎实的学术素养，丰富充裕的工程实践，开阔博大的国际视野，使李安桂深刻地认识到：“战略不是研究我们未来要做什么，而是研究我们今天做什么才有未来。”（彼得·德鲁克语）

        “以天下之目视，则无不见也；以天下之耳听，则无不闻也；以天下之心虑，则无不知也。”（语出《六韬·文韬·大礼》）干将发硎，李安桂首先盯上的是地下水电站等工业厂房的通风技术。与普通民用建筑不同，工业厂房往往会产生大量的热负荷（如主变压器室内热强度可达 50-300W/m3）。如何因势利导、充分利用热源的羽流效应诱导实现合理、高效、有组织的热压自然通风气流组织方式、改善生产及工作环境，避免生产事故的发生，保障从业者身体健康、提高劳动生产效率，就需要从战略高度精心运筹，心怀“国之大者”，着眼于全局性、根本性、前瞻性，实现重大突破性创新。极目国内，从根本理论上说，对自然通风的分析方法，尽管提出了两种不同类型的问题，即已知室温问题和仅知热量散发的问题，但却难以对工业通风模式的设计有直接的指导作用。放眼世界，从上世纪五、六十年代前苏联的开创性研究，到八、九十年代欧洲以及发达国家的全球性探索，仍然停留在现场实测、CFD 模拟等阶段。在工业热车间热压自然通风计算中，国内外对确定排风温度主要是按排风温度和夏季室外通风计算温度的允许差值确定排风温度，弊端非常明显：只注意到热源几何条件的适配，忽视了建筑空间受限的影响，导致“理论上有意义，通风工程设计实践中不可行”。

河北张河湾抽水蓄能电站地下厂房复合通风测试

广东惠州蓄能水电站通风能效实验

        禀性所持即定力所在，眼界始大而了悟遂深。李安桂在长期的实践中提出了新的理论及技术：附壁通风模式及设计方法。即根据竖壁（侧墙）送风/射流的贴附效应，通过合理的控制射流物理参数，将新风最大限度地送到工作区，并沿地面扩散开来，产生一种空气湖通风模式，来达到最大程度地减少能耗，提高工作区的空气品质条件。自1987年瑞典斯德哥尔摩国际通风大会（ROOMVENT）以来，关于通风气流组织的文章日渐增多。但是，对竖壁贴附送风及空气湖通风模式的核心问题研究当时尚未见公开报道。

        “能够正确地提出问题，就是迈出了创新的一步。”（李政道语）

        只有做出科学的因果解释，才能做出正确的价值判断。

        李安桂将通风、空调、建筑学、土木工程、系统论、思维科学、流体力学等融为一体，统筹设计、制造、测试、示范、推广等优质资源，李安桂胸有成竹，运筹帷幄，或小分队出击，“攻城掠寨”，或大兵团作战，“直捣黄龙”。通过艰苦卓绝的努力，终于“修成正果”——

        首次揭示了建筑空气附壁（贴附）通风机制。阐明了建筑通风射流边界层“竖向附壁→约束转向→水平流动”的演化规律，提出了通风冷/热射流与建筑壁面的贴附及分离机制，建立了附壁流动及空气湖区划分判别准则，以及附壁流失效判据。

        完整建立了建筑附壁通风理论及设计方法。提出了竖向附壁区、约束转向区及水平流动空气湖区的速度、温度等整套通风参数计算公式，建立了低碳附壁通风设计方法，自主研发了设计软件系统。与传统全面通风相比，减碳可达60%以上（高大空间），并大幅降低污染物浓度，实现了空气高效清洁供给。

        主持编著了附壁通风设计标准并纳入国际通风设计指南手册。出版了系统性阐述等温、非等温、变工作区附壁流动及换热理论的中、英文专著，总结工程应用实践经验，牵头制定《贴附通风设计标准》，并被纳入欧盟暖通空调指南、国际通风手册等。

        那是一个早春的晚上，空气中飘浮着寒意，也一定弥漫着芳香。因为，枝头的花蕾，已经含苞怒放了……

        成果既出，好评如潮。这一发明填补了国内外空白，被誉为“勇执牛耳”，“蟾宫折桂”。

        北欧供暖通风卫生学会主席Kosonen评价“李首先提出附壁通风”、“杰出研究”；丹麦Nielsen院士等知名学术同行专家在“先进通风理论方法”联名综述中大篇幅肯定了这一理论，评述“对提高通风能效有很大优势”；香港林章教授等评价“在各类工程实践中取得巨大成功”。建筑通风国际大会主席Oloffson在瑞典期刊《能源与环境》专题推介，“取得通风和室内空气科学理论的重大突破”、“提升了世界通风理论与技术发展水平”。

        这项卓越的成果是2016年国家技术发明二等奖主要内容之一，并于2019年被授予国际可持续能源技术创新发明奖。

“牛”一样的奉献

        地下隧道（洞室）工程通常是指在地面下（或山体内部）以人工机械开挖修筑的工程。古籍《左传》中即有“阙地通路曰隧”的记载，说明当时已有通道式的隧道。江河行地，日月经天，如今，我国已成为世界上隧道数量最多、建设规模最大、发展速度最快的国家。已建成各类隧道（洞室）几十万座，其中70%以上岩体隧道是用钻孔爆破法掘进施工完成的。

        问题来了！

        地下隧道钻孔作业产生的连续性“喷射型”粉尘、爆破作业产生的弥散性“脉冲型”粉尘，最高质量浓度可达上千毫克每立方米，影响范围可达百米，由于环境封闭，扩散速度快，污染程度高，严重影响施工人员的身体健康，极易引发以肺组织纤维化为主的职业性“尘肺病”，这可是只可预防、无法治愈的“不治之症”啊！据 2005~2013 年国家卫生健康委员会（前国家卫生和计划生育委员会）统计数据，尘肺病为 154853 例，占职业病发病率的 84.22%。目前，我国已登记在册的接触扬尘工人约2000 万，暴露于粉尘超标作业场所的人数高达5000万人。进入 21 世纪以来，随着工程建设快速发展，接触粉尘等职业病报告病例总体呈上升态势，此前国家卫计委的数据显示，截至2017年底，全国累计报告尘肺病 82 万多例。形势严峻，刻不容缓。粉尘污染既严重地威胁施工人员的身体健康，造成劳动效率下降，也给国民经济造成了巨大损失。

地下隧道钻孔粉尘弥漫，危及作业人员健康

        几十年来，许多学者先后对地下巷道的粉尘颗粒运动以及迁移、沉降及弥散，矿山爆破后粉尘及有害气体的扩散行为等进行研究，尝试从技术措施层面解决控尘困难问题。但是，对于平洞、深井地下岩体隧道施工期粉尘污染分布规律，通风设计参数、具体措施多不明确，通风除尘、排尘效果有待于进一步提升。

        欧美国家上世纪二十年代就开展了关于粉尘扩散特性的研究。曾经提出过“气溶胶”概念，研究了尘粒的碰撞、沉降、扩散等变化规律……遗憾的是，多年来，虽然国内外科学家已经建设性地提出了许多技术措施，但大多只是把污染控制单纯看成工程技术问题，较少针对地下隧道粉尘扩散机理和规律进行革命性探究，治标不治本，使地下隧道（洞室）施工期的粉尘污染成为了久治不愈的“顽疾”。

        直到2018年7月，著名工业通风专家、加拿大工程院院士Howard D. Goodfellow还在ROOMVENT2018 国际会议上所作的综述报告中说：“……粉尘机理及通风控制是有待于研究解决的重要技术难题之一”，“其粉尘超标的根本原因在于对尘源的性质、散尘量机理及设计计算方法尚不完善，缺乏‘精准’高效通风的设计方法”。从而导致在地下隧道（洞室）工程设计中要么“盲目”加大设计风量，造成一、二次投资增加及能量浪费，要么风量不够或气流组织不当，造成粉尘污染严重的窘境。

        “科学的存在全靠它的新发现，如果没有新发现，科学便死了”。（李四光语）

        李安桂充分发挥战略科学家前瞻性判断力、跨学科理解能力、团队作战组织领导能力强的优势，紧紧抓住清除粉尘污染这个“牛鼻子”，从控制尘源出发，溯污染机理之“本”，绝粉尘扩散之“源”，实现了切断传播途径和净化现场环境的双向奔赴。

        每个问题的提出在本质上都包含了它的解决方式。

        李安桂紧紧抓住主要矛盾，以产生尘源的钻孔及爆破“两大过程”为突破口，重点探究钻孔产生的“喷射型”粉尘与爆破导致的“脉冲型”粉尘的发尘机理及扩散特性；研究通风气流与粉尘耦合扩散运移过程；给出钻孔、爆破过程的产尘量计算方法；提出改善生产卫生环境，控制粉尘职业性危害的高效通风设计原理与方法，从粉尘弥漫的困境中“杀”出一条洁净清爽的通道。进而改善生产环境，保护作业人员的身体健康，促进我国暖通空调技术的发展与进步。

        6个月不眠不休，日夜奋战。

        8个月风餐露宿，现场考察。

        10个月攻坚克难，上下求索。

        连续3年聚焦难点，“逢山开路，遇水搭桥”。

        最终解决了地下隧道施工期迁延难愈的粉尘控制难题。

        他提出以控制“喷射型”粉尘和“脉冲型”粉尘为目标的高效通风理论方法，属开创性成果；首次得出地下隧道（洞室）控制“喷射型”粉尘和“脉冲型”粉尘扩散的机理及通风原理、设计方法，将现有的研究成果向前推进了一大步；他提出的高效通风设计模式为设计人员、为地下隧道（洞室）施工期高效通风设计具体应用创造了条件，为有效控制工业粉尘、改善生产环境，开辟出一条新路。《基于工业生产过程粉尘逸散机制与通风控制设计原理及方法》、《地下隧道及洞库环境安全保障关键技术研发与应用》相继完成, 并获华夏建设科学技术奖一等奖。

        作为出类拔萃的科学家，他看得远、悟得透、握得准，能够站在学科前沿，高瞻远瞩、见微知著、未雨绸缪，以国内、国际领先的一系列优秀成果树立起在地下空间环境与建筑通风领域的一面旗帜，在引领学科方向的基础上，带领团队一起投身创新，率领这门科学走到时代前列，促进科技应用与相关产业发展并产生了显著效益。

        “发之以勇，守之以专，达之以强”，是地下空间环境安全卫士——李安桂的立身之道。