青对话·栏目导读

青未来背后得到了一群生态环保领域专家学者的支持。他们中有人从事野生动物保护，有人从事生态环境治理，有人研究开发绿色能源技术，有人着力生态文明教育，他们每个人在这个行业的不同生态位上共同推动着社会的可持续发展。

在《青对话》栏目里，青未来团队和这些专家们聊了各自背后的人生故事，对环保事业的使命感以及理想中的绿色乌托邦。

本期《青对话》，同济大学的刘东老师展示了团队研发的种菜“黑科技”，分享自己作为中意学院院长对留学的观察和建议，并畅聊暖通工程面对碳中和、碳达峰的机遇与挑战。

我记得我读书的时候，我们的老师形容暖通工程师是“人类春天的使者”。

【问】“暖通”到底是什么？

【答】“暖通”是采暖和通风的简称，我们读书的时候叫“供热通风空调”，现在的专业名称已经改成了“建筑环境与能源应用工程”。

有人开玩笑说“暖通工程”就是装空调的，其实严格来说，暖通就是要营造一个适合人们工作生活以及工业生产所需要的室内环境，所以它对我们是非常重要的。

我记得我读书的时候，我们的老师形容暖通工程师是“人类春天的使者”。

【问】您为什么会选择暖通专业？

【答】很幸运，在我之前，我们家已经有人学暖通了，他们有的在纺织厂做工程师，有的在设计院工作，我是第三个。在报考同济大学时，我填了两个专业，一个是工业与民用建筑，因为同济的土木专业是全国最好的；第二个就是暖通。

当时没有考虑那么多，因为我们国家正处在建设发展的上升期，所以我确定的是要学工科，而这两个专业都是我可以接受的，最后我就到了暖通专业。

【问】生在一个“暖通世家”，家里人会对您的学习或者职业规划产生影响吗？

【答】我大舅给了我很大的影响。他是50年代初北京大学物理专业的，毕业后就全身心投入到我国第一颗原子弹的研制中，他的老师有很多都是咱们现在熟知的院士，比如钱三强院士。

那时候他们的工作和生活完全处于保密状态，为了我们国家的核事业默默无闻地奉献自己，但很遗憾因为在实验室受到核辐射，60多岁就去世了。他对我更多的是精神品质方面的引导。

至于具体的学科指导，倒是不用家里人操心。我自己特别喜欢数学，会主动去找数学的书看。也很幸运，从小到大我数学考试都是年级第一，包括后来研究生考试也是；我也很喜欢阅读，我觉得语文对我的帮助也很大，教会我表达思想。

【问】您从业至今，暖通工程经历了什么样的发展过程？

【答】首先我们经历了一个意识上的转变过程。上世纪八九十年代的时候，设备或者是机器可能比人更重要，比如在80年代，因为天气太热想给房间申请一台空调，是不太可能申请到经费的；但如果房间里放了一台电脑，申请理由说电脑运行需要空调，那就可以拿到经费。但现在已经完全不一样了，对于民用建筑来说，我们更多是把人的健康舒适放在第一位的。

通风空调能够创造更加严苛的工作环境，给工业生产、医疗检测等领域的发展也带来更多可能性。比如芯片生产要有超净车间，否则合格率达不到要求；器官移植之类的手术过程现在都可以在超净的手术间里完成，然后再送到带洁净度要求的ICU里，让病人去逐渐恢复，这个在以前是无法想象的。在室内环境控制方面，暖通空调其实已经覆盖了我们工作和生活的方方面面。

芯片生产车间对洁净度的要求很高

另一方面，我们要创造一个安全、舒适、健康的环境，代价就是能耗，所以我们怎样把能耗控制在一个合理的水平，这是目前我们需要考虑的重点。室内温度控制对能耗有着直接影响，比如夏天开空调，如果空调温度往上调1度，从25度调到26度，就可以节省2%~3%的能耗。像去年冬天，受到严寒天气的影响，整个上海的用电总量就创造了历史新高。

【问】暖通工程在实现“碳达峰”和“碳中和”的过程中，面临什么样的机遇和挑战？

【答】在整个社会体系里，暖通消耗的能源占总体能耗的比例还是非常高的。中国目前的建筑耗能占国家总耗能的20%左右，而其中暖通空调的耗能占建筑耗能的40%~60%。为了实现“碳达峰”和“碳中和”，我们就需要不断提升空调技术，在满足人员舒适的前提下，尽可能减少能源消耗。

国家在这块也特别重视，比如说2019年国家发改委等部门发布了“绿色高效制冷行动方案”，不仅对家用空调设备系统提出了制冷能效提升的目标，也对我们的公共建筑和工业建筑的集中制冷机房提出了高效要求。通过技术的进步，相信在同等能耗的情况下，未来的暖通设备一定能够服务更大的建筑面积和更多的人。

我个人对2030年“碳达峰”及2060年“碳中和”的阶段性目标还是非常乐观的，通过合理的手段，这个目标如期甚至提前完成都是有可能的。

未来我们可以在月球基地甚至火星基地上，用植物集装箱的方式种菜，就像科幻片里描绘的一样。

【问】暖通技术在农业环境控制领域有哪些具体应用？

【答】我们研究的先进农业环境控制，其实是用工业化的环境控制手段来服务农业生产。分不同的尺度，中尺度就是集装箱式的模块化植物工厂，而大尺度就是超级温室，一般高度在7米以上，面积可以达到10万平米以上。通过这些技术，不仅土地的利用率得到了极大提高，而且能源使用的总体效率也得到了很好的提升。

崇明花博会上刘东团队展示的AI智能植物舱

比如说集装箱式的植物工厂，就是在一个密闭的环境里，把农作物白天的光合作用设置在晚上进行。我们已经成功种植的蔬菜有生菜、苦菊、奶油青菜等等，接下来也会尝试种植草莓以及一些中草药。

AI智能植物舱内种植的生菜

为什么要这么做呢？其实全国甚至全世界都有这样一个问题——白天和晚上的用电需求是不一样的，像上海晚上的用电量是白天的一半左右。大量谷电没用的话就被白白浪费了，甚至会直接影响前端电厂的发电成本。所以我们要尽可能把白天的用电需求砍下来一部分，放在晚上用。

如果我们把集装箱植物工厂的光合作用放在晚上，那么无论是照明还是配套的空调系统，都可以在开足的状态下运行，就可以利用晚上便宜的谷电。白天不需要照明，农作物可以在全黑的集装箱里进行呼吸作用。

AI智能植物舱内部的照明系统

植物工厂的高效也体现在产量上。一个6米的集装箱，一年的蔬菜产量可以达到7~8吨，大约是普通大田种植产量的100倍；如果我们把几个集装箱叠在一起，单位面积的土地利用率就可以提高到数百倍；对水的需求也比较少，大概是大田种植用水量的5%左右。所以这是一种非常积极的提升农业效率的高科技手段，最终目的是为了保障我们的民生，让老百姓吃上安全又能充足供应的蔬菜。

【问】现在大部分农业种植还是利用自然条件下的光照和水分，什么样的场景下会用到植物工厂去供给食物？

【答】刚才说的高产是一方面，植物工厂另一个很重要的作用是保证安全。集装箱里面有空气过滤系统，害虫飞不进去，所以不需要用农药；另外，我们可以通过水溶液直接精准供给养分，不需要化肥，也不会沾染空气中沉降下来的污染物质，所以没有重金属残留问题，这样就解决了人们最关心的食品安全问题。

十九大提出了人民美好生活的需求，首先一定是要保证吃得安全。所以我认为未来一定能培育出非常适合集装箱种植的农作物品种，并且形成一种风潮，引领人们去追求更高品质、更安全健康、营养更加丰富的食材来源。

植物工厂能让超市里价格不菲的有机蔬菜走进更多老百姓家里

另外，我们现在也承担了一些国家项目，准备采用植物工厂给中东地区的驻外人员以及一些边防军人提供日常的蔬菜补给。还有比如说正在建设的川藏铁路，有8万人同时在施工，我们目前正在做一些准备工作，给川藏铁路的建设人员以及建成之后的车站工作人员供应蔬菜，到时候他们的生活条件，就会比当时建青藏铁路时要好得多。

植物工厂为雪龙号上的科考人员提供蔬菜补给

如果目光更远一些，未来我们可以在月球基地甚至火星基地上，用植物集装箱的方式种菜，就像科幻片里描绘的一样。目前几个主要的太空环境条件，除了重力以外，其他都可以用现有的实验室技术进行模拟。

我们有这样的计划，而且目前也正在做这方面的准备工作。只要咱们的火箭荷载足够，以后登月的时候说不定就能把这些集装箱送上去。

植物工厂让火星种土豆不再是天方夜谭

【问】跟其他国家相比，我们的集装箱植物工厂研究有什么独创性？

【答】集装箱种菜是日本千叶大学的古在丰树教授在2009年才提出来的，我们是在2017年开始研究的。古在丰树教授的研究方向是植物种植方面，而我们其实是从工业化或者建筑环境控制的角度切入来做这件事情的，去营造一个最适合植物生长的环境。

我们基本上可以把这样一个环境分成四个子系统。首先是光照系统，来模拟光合作用；然后是温湿度控制和风速控制系统，这是暖通的核心要素，风速太高会把叶片吹干，风速太低又不能保证充分的蒸腾作用，对植物的正常生长非常不利。

除此之外还有水肥供应系统，最早植物的根是泡在溶液里面的，而我们现在用的是1~2mm厚的水膜，这样不仅能让植物的根能充分吸收营养，而且也能确保和空气的充分接触，促进它们少长茎、多长叶。

在AI智能植物舱里，生菜苗的根浸在指甲深的定制营养液中，

大约半个月可以成熟

还有一块是以前被忽略的，我们设置了一套气体调节系统。光合作用需要消耗二氧化碳来产生氧气，所以我们用气体调节系统来把二氧化碳输进去，再把产生的氧气排出来；然后植物进行呼吸作用的时候，我们就把室外的新鲜空气补进去，把植物呼出的二氧化碳排出来。所以有了这套系统以后，集装箱里植物的生长条件要比自然状态下的更优厚，产量能提高30%以上。

AI智能植物舱的供气和供电系统

这四个子系统可以在植物的不同生长阶段，协同达到最优的环境条件，使得植物能够非常好地生长。比如我们都知道，霜打之后的青菜特别好吃，是因为日夜温差比较大。我们就可以模拟类似的环境条件，光合作用的时候我们把温度设置在25~30摄氏度，呼吸作用的时候就降到15~20摄氏度，使得植物的含糖量、营养成分都能够充分保留住。

所以植物集装箱的环境系统构造以及协同控制，这是我们的优势，我们是从建筑环境的专业角度和方法来展开研究论证的。

另外，我们的先进性也体现在成本控制方面。比如一个6米的标准舱，我们现在做下来，建造成本大概在25万左右；而其他国家有很多是研究农业种植的人来搞研发的，同样一个6米标准舱，成本可能不低于30万，有的甚至要40万才能做出来。

【问】目前进一步推广植物工厂还存在什么样的阻力？

【答】很重要的一个限制性因素就是成本，尤其是初期的制造成本和运行成本。但是如果合理运行，比如采用晚上便宜的谷电进行光合作用，白天进行呼吸作用，那用电成本就可以降低一半以上；一旦大规模发展起来以后，制造成本下降应该也是很容易能做到的。

根据实际运行情况，我们现在有了一些基本数据，比如种植叶菜，我们可以把成本控制在每公斤人民币10块钱以内，这个成本包括折旧、运行、人工以及各种物料的费用。在上海的超市里，类似品质的有机蔬菜大约是每公斤30~40元，在香港甚至可以达到每公斤50~70元。我觉得对于种植者来说，这中间还是有利润空间的，值得进一步推广应用。

【问】以后我们家里也可以设置一个小型植物工厂来种菜吗？

【答】完全有可能，而且我们团队负责工业设计的老师已经设计出这样的样机柜台了。但对于小尺度的家庭日常使用来说，这样的装置可能更重要的是充当“有生命的家具”。它的颜色可以丰富多彩，让人们能够赏心悦目，同时也可以拉进家庭成员和自然之间的距离，让小朋友在家就能和大自然进行互动，最后顺带的才是可以提供一部分日常食物来源这样的功能。

家庭植物柜概念图

不管是从国际化视野、语言能力还是对留学国家文化的了解程度，留学生都有独特的优势，但一个学生有没有参加过高考，其实还是挺重要的。

【问】您同时也是同济大学中意学院的执行院长，中意学院在环境友好这块有什么特色？

【答】同济大学对意合作已经做了十五年了，中意学院其实是中意两国政府构建的一个政产学研合作平台，我自己也很有幸去参与相关的工作。

应该说可持续发展是中意学院一个非常重要的主旨，最好的例子就是咱们现在所在的运筹楼，这是意大利和我们国家共同投资，用一栋老房子改造的建筑，让老楼实现功能提升。它穿了一件厚厚的“外衣”，使得空调能耗可以降低很多；另外它的照明系统以及空调自控系统做得都非常好，楼顶上有26千瓦的太阳能光伏电板，所以楼里的照明就尽可能采用光伏发电。

同济大学中意学院运筹楼

在环境保护方面，意大利还是有非常多值得我们去学习和借鉴的地方。最典型的其实就是威尼斯，大家都知道威尼斯是个水城，其实那里也经历过一个污染比较严重的阶段，但现在威尼斯的水环境治理做得特别棒，那边的高校也会把威尼斯的水环境治理作为教学案例组织学生现场学习，这些其实都值得我们借鉴的。

潜水员在威尼斯运河里收集污染物

【问】您之前出过一本书叫《留学与人生》，当时为什么会出版这样一本可能跟您的专业背景没有太大关系的书呢？

【答】这其实跟我从事的工作有关。我从05年开始接触中意国际合作的项目，作为执行院长来推进对意合作这块工作。

在合作过程中，也不断会有老师和学生来跟我们咨询，问留学值不值得，为什么要去留学，留学以后的学习和生活应该怎样去规划和执行等等。所以这本书可以说其实也是对我们一部分工作的总结，我们也想形成文字，让大家有一个参考。

所以我们做了很多调查和访谈，包括政府官员、大学教授、企业高管等等，我们请他们谈一谈留学时期的经历，或者请他们从企业需求的角度来谈谈，人才的留学背景会不会影响他们的认知和选择。书中我没有写带有引导性的内容，只是客观地进行描述。把这些东西全方位地展示出来，就可以给广大学生、家长甚至是老师带来一些参考。

我个人也挺有收获，尤其是能够从老一辈的院士和学界大咖身上去学到一些精神，就是那种不畏困难又同时对明天充满希望的一种态度，这对我的影响还是挺深的。同时我们也很欣慰地看到，随着国家经济的发展，不同年代的留学生所处的环境都不一样，思考问题的角度以及心态和目标也不一样，大家的收获其实也是不尽相同的。

【问】您书里某位专家提到，在暖通行业我们国家是处于世界领先地位的，现在还是如此吗？

【答】这是江亿院士提出来的，是他个人的观点。以我自己的理解，中国暖通所谓的世界领先，应该是说我们的应用规模是世界第一的，比如说我们现在正在做的课题，浦东国际机场一个航站楼的卫星厅就是60万平米，然后1号航站楼和2号航站楼加起来一共将近150万平米，这样的建筑体量在国外是很难碰到的。

但是平心而论，在暖通方面有很多原创性的东西，我们还是非常欠缺的，我们有很多还是在跟随，而不是在引领。而且越是核心的、含金量高的技术，越不可能从发达国家那边直接学到，需要我们自力更生做出来。

其实技术的东西都好办，这些在很多方面都是通的，所以只要国家重视，我们想在某方面实现突破，我个人觉得完全是可以做到的。比如我现在从事的研究领域——科学实验室环境控制，可以说是目前暖通应用里要求最高、挑战最大的，相应的国家投入也很大的，我们完全可以拥有这方面的技术自信。

【问】您觉得现在有正规留学背景的学生跟国内的名校毕业生相比，在就业或者学术深造方面还具备竞争力吗？

【答】不管是从国际化视野、语言能力还是对留学国家文化的了解程度，留学生肯定都有他们独特的优势。但一个学生有没有参加过高考，其实还是挺重要的。

就当时我们调查访谈的一些大公司高管或者核心部门的HR来讲，他们选拔人才的首要依据还是看被选人的大学本科是在哪里读的。如果是国内985、211大学和水平相当的国际知名院校的毕业生，可能不会有太大差别；但如果一个是国内一流大学毕业，而另一位在国外念的是所一般的大学，那天平就会向国内毕业生倾斜。

【问】现在国内的外国留学生越来越多，网上也有一些批判的声音，觉得我们收留学生的门槛好像很低，以及学校对留学生和国内学生存在差别对待。您怎样看待我们现在的留学生政策呢？

【答】这是一个挺有意思的话题。我们现在跟意大利20所高校合作，都是当地的头部学校，这些优秀的外国学生过来之后，对我们学校老师的教学管理是一个很好的促进和提升，我们的学生跟他们在一起也能有充分的沟通交流。

当然国家出于战略层面的需要，也会招收一些新兴国家或者是经济欠发达国家的留学生。其实同济有不少非洲学生回国以后做得都很不错，在政界有做副总统、总理、部长的，还有一些后来成为那边的企业总裁或者大学教授。

这中间当然不可避免会碰到一些各方面素质有所欠缺的留学生，出现一些负面的社会现象，但这应该是少数。如果学校能够在留学生招生这块工作慎重选择，然后在管理过程中很好地去引导的话，我相信媒体报道的负面新闻也能够减少。

国际学生的多少体现了一个学校的国际化程度，像我们同济大学的国际学生在读的也有近5000名，也是很多的。我们现在正处在一种“放水养鱼”的阶段，养到一定的时候，我们国家肯定就会更注重“质”而不是“量”，这是一个从零到有、从有到优的自然过程。

【问】您对现在正在犹豫要不要出国留学，或者已经决定出国留学但依然迷茫的学生，有什么样的建议吗？

【答】我的想法是，合适就好。要不要出去留学取决于几个方面。一个是对自己的认识，有没有强烈的求知欲，想去看看外面的世界；如果有，那好好规划这件事情，越早准备，各方面的心态就会越从容。第二就是看家庭的经济条件是不是足够支撑。第三就是要考虑自己以后的发展规划，未来到底想做什么，在国外还是在国内，想进政界、学界还是商界。

基于这些思考，自己再去做判断，同时跟家长做好商议，然后再来做最后的决定，看怎样落实。切忌就是跟风，不要因为身边同学都去了，所以我也要去，得想好我去了干嘛，各方面都要做好相应的准备。

对于已经出国的学生，还是要学会自律，自己要有定力。我自己当过好几次班主任，身边也有不少学生都出国留学了，比如我带的一届学生，当时班上的第一名保送去了法国一所学校，而且还换了专业。他在国内是暖通专业的，到那边以后转到土木工程，但是他花了三年时间把土木也学下来了，而且非常优秀，快要毕业的时候，欧洲最好的建筑公司就给他发了offer，而那段时间欧盟国家的经济其实非常不景气，工作不好找。

我要表达的意思就是，优秀的人才在哪里都是被抢的，人家觉得你有这样的价值自然会被你所吸引。现在回国竞争也很激烈，但如果有真本事的话也不怕竞争，回来以后照样能找到自己合适的位置，去实现自己设定的人生价值。

这个世界今后国际交流交往只会越来越广泛，各方面的合作也会越来越多，在这种情况下我们需要更深入地去了解合作方的文化，去掌握他们更先进的技术。我更希望我们的留学生能够成为世界公民，能够有这样的责任、担当和能力，去迎接这些挑战。