从上个世纪90年代开始，在国家自然科学基金的持续支持下，西安建筑科技大学教授刘加平等研究者在传统民居的生态建筑经验科学化、技术化方面作出了理论和实践探索。以继承传统民居中的生态建筑经验，结合现代建筑技术，并依据地区自然资源和环境条件，发展乡村绿色建筑体系为目标，为解决城市化进程中人居环境可持续发展开辟了一条道路。

　　农民居住条件改善考验资源环境承受力

　　“现在城市居民舒适的居住条件是以高能耗、大量排放污染物为代价的。随着社会的发展和生活水平的提高，我国有8亿多农民亟待改善居住条件。如果农村也按照城市高能耗、高污染的建筑模式来发展的话，可以想象，当我们8亿农民的居住水准达到现在城市的平均水平时，会对我们的资源和环境造成怎样的压力。”刘加平说，“在乡村富裕过程中，及早注意乡村建筑中的节能和环境保护问题，同时保留我国不同地域的传统建筑文化，这是亟待解决的问题。”

　　刘加平介绍说，我国传统民居在处理人和环境方面积累了很多经验，在采光、保暖、通风、排水方面有很多适应气候、适应环境和节约能源的特点。但总体来说，它建立在农业生产方式的基础之上，适应了农业社会的需要，并划分出生产和生活空间。随着人们逐渐脱离农业，转到服务业、商业或其他行业，这些建筑就不适应新的社会特点，满足不了人们对生活质量的要求。和现代建筑比，传统民居还存在一些不足。比如，民居中没有上下水系统。在空间功能上，传统民居没有设计电视、冰箱、洗衣机等家用电器的空间等。

　　当前中国正处在乡村经济大发展和城镇化的过程中，乡村原有的建筑就面临几条发展方向。一是人们和原来一样，住在传统民居里面，这不利于乡村居民生活质量的提高，不是我们愿意接受的。二是完全仿照现代城市的建筑体系，让乡村居民和城市人一样住上单元房。这会造成高能耗、高污染，也会失去我们传统的地域文化特点，也不是我们所希望的。三是把传统民居的地域文化特点，把它适应地形、和自然巧妙相融、适应乡村传统生活方式等优秀的东西继承下来。同时把它的一些缺点克服掉，让它具备现代城市建筑的一些功能。把我们现代城市建筑的供水系统、电力系统等功能引进来。

　　刘加平说，现代社会特色的“中国式”建筑体系在适应气候、合理选材等方面隐含着“可持续发展”的原生思想，符合绿色建筑的基本原理。但要称得上是绿色建筑，至少应需要满足节约建筑能耗、节约资源消耗、保护自然生态环境、满足居住者的使用要求、适应地区性气候以及整体协调等基本原理。

　　“我们的设计目标很清晰，就是针对低收入阶层，用他们经济能力承受得起的、容易取得的材料来改善居住条件。比如，利用太阳能解决采暖、生活热水系统等问题；利用通风技术来购改善室内空气；利用建筑的空间形式进行保温；采用简单的污水处理技术等，通过这些手段改善农民的居住质量。”刘加平说。

　　延安东郊着手开发生态窑洞

　　“比如在我国黄土高原地区，目前有上千万孔窑洞，有几千万人住在里面。”刘加平说，“窑洞的保温性能很好，适合黄土高原上温度剧变的大陆气候，但也面临很大的问题。它空间形态单调、湿度大、采光和通风条件差。曾有一个时期，居民把从窑洞搬出来当做脱贫的一个标志。我们的研究目的是让窑洞能适应现代生活方式，同时保留传统窑洞保温节能的特点，又让人们在心理上感觉它很现代。”

　　在国家自然科学基金的支持下，1998年，刘加平开始在延安市枣园村做试点研究，到2001年春天，一种根据黄西北自然条件，充满现代化气息的新型生态窑洞被设计出来。这种新式窑洞有两层，通风好、光线足，可利用自然资源制冷、制热。居民们能用自来水、液化气做饭，用太阳能热水洗澡。

　　由于具有很多突出的优点，这种生态窑洞在当地推广很快，不少当地居民自发地去仿修这样的窑洞。在延安市东郊，还有开发商开发出两个小区，就像北京的房地产商开发经济适用房一样，在当地称作“经济适用窑”。由于有突出的优点，这种窑洞深受当地居民欢迎，销售情况特别好。据延安市规划局统计，延安现在大约有3000孔这样的新窑洞。

　　“在设计经济舒适的生态民居过程中，我们还改变了当地人的观念。让人们不再对窑洞有偏见，还认为住窑洞是当地的一种文化特色。”刘加平说。

　　2002年，云南省楚雄州永仁县有一项移民工程，目地是将生活在山中、靠山吃饭的彝族同胞迁出大山。因为随着彝族人口的增加和生活水平的提高，他们对森林砍伐量越来越大，迁出大山也利于保护自然生态环境、减少长江上游水土流失，同时也能改善彝族同胞刀耕火种的生活方式。当时刘加平正好在国家自然科学基金支持下，做一个“长江上游绿色乡村生土民居建筑”的项目，他决定结合这次移民，帮助云南省政府推进移民工程。

　　“在修建新民居时，如果建砖瓦结构的房屋会破坏当地的自然环境，如果他们也去安装空调、安装采暖设备的话，对能源压力很大。我们把对生态民居多年的研究积累全部应用到新居建设中，从房屋空间结构、屋顶样式、建筑材料上的生土围护、土木结构等方面，保留彝族传统民居的特点。以冬天利用太阳能、夏天通风和遮阳来解决冬夏的热环境问题。”

　　因为云南省处于地震多发区，刘加平领导的研究组在抗震实验室多次研究实验的基础上，一方面用增加白灰和沙子，改变生土混合比例的方法增加建房生土的韧性；另一方面从改善房屋木结构的节点处理上入手，解决了生土结构的抗震问题。针对分散的民居，刘加平和同事一起，设计了一个小型污水处理系统，将生活污水，人、畜粪便导入沼气池中，解决了污水排放和清洁能源利用的问题。　

　　永仁县第一期移民分为七个居民点，共1330户，6550人使用了他们设计的生态民居。到2005年，他们的设计得到大范围采用，有6000多户居民使用了这一方法。

　　基金支持团队茁壮成长

　　十几年来，刘加平和同事们的研究取得了很大进展，为西部农村解决了很多实际问题，也得到了社会的认同。2002年，中央电视台科教部拍摄制作了30分钟科教片《新窑洞》（中、英文版），介绍他们的成绩；同时，北京科教电影厂也拍摄制作了20分钟电影片《西北新民居》（中、英文版）在国内外发行；2005年，中央电视台又拍摄了系列专题电视片《西部生态民居》，共6集，每集18分钟，专题介绍课题研究成果，同时还制作了25分钟的人物专题片《刘教授和他的生态民居》，2005年12月4日起在央视陆续播放。日本播送协会（NHK）电视台也拍摄了日文版和英文版新闻节目，专题介绍课题研究成果。2005年，刘加平领导的研究组设计的黄土高原窑洞生态民居获得联合国“世界人居奖”优秀奖。

　　“在市场经济条件下，以产品开发和获得专利为目标的研究很多，也很必要。但我们的社会还需要做一些公益性质的基础研究，尤其是为社会弱势群体解决实际问题的研究，比如解决中国农村的住房问题。”刘加平说，“国家自然科学基金的社会评价很高，获得基金项目也是对研究人员学术水平的认可，因此在高校有很高的认同度，由于我们承担了一些基金课题，学校也给我们很大的支持。科学基金在研究经费和精神激励两个方面给我们很大的支持，包括我们现在做的藏族地区的生态节能民居、中国建筑气候与节能气象数据库等，这些都是免费给社会服务的基础研究。如果没有基金十几年来的连续支持，我们不可能做到今天这个样子。”

　　刘加平说，1992年，他开始做第一个国家自然科学基金项目——“被动式太阳房的设计优化研究”时，他刚被评为副教授，当年就招收了一个硕士生，两个人开始进行生态民居的研究。经过15年的发展，西安建筑科技大学建筑学院已经形成了一支21人的研究队伍（目前在职的教学研究人员），其中正教授3个人、副教授12个人，还有一些博士毕业的讲师。学校还成立了绿色建筑研究中心和建筑技术科学研究所，培养了60多位博士、硕士生。其中很多博士和硕士都是做基金课题做出来的。