作者：李炎鋒 王慧琛 邊江 徐聰聰 尹晨晨 單位：北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院

一、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)知識(shí)體系

按照住建部建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的要求，該專業(yè)主干課程包括：工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、建筑環(huán)境學(xué)、流體輸配管網(wǎng)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、供熱工程、空氣調(diào)節(jié)、通風(fēng)與空氣潔凈技術(shù)、建筑給排水等。培養(yǎng)內(nèi)容包括建筑熱舒適環(huán)境技術(shù)、建筑自動(dòng)化集成技術(shù)、建筑給排水技術(shù)、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)理論的綜合知識(shí)，要求學(xué)生具有進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行、施工、經(jīng)營(yíng)管理以及應(yīng)用研究的能力。可以看出暖通專業(yè)的課程涵蓋了空調(diào)系統(tǒng)的能源、輸配環(huán)節(jié)、末段運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)。如果在專業(yè)教學(xué)中系統(tǒng)滲透國(guó)家的節(jié)能政策、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范將是降低建筑能耗和保護(hù)環(huán)境非常重要的手段。在暖通專業(yè)的主干課程教學(xué)中以節(jié)能為導(dǎo)向，將不僅宣傳了國(guó)家的相關(guān)政策、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提高了建筑從業(yè)人員的業(yè)務(wù)能力和節(jié)能意識(shí)，而且他們走上工作崗位時(shí)也能學(xué)以致用，造福社會(huì)。

二、培養(yǎng)學(xué)生建筑節(jié)能觀念的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)

建筑節(jié)能涉及很多專業(yè)領(lǐng)域，而暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能也是一個(gè)系統(tǒng)工程，只有在建筑能源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括能源利用、能源輸配、終端用能以及系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的全過(guò)程中貫徹節(jié)能的理念，才可能達(dá)到整體節(jié)能的效果。單純追求局部環(huán)節(jié)的節(jié)能反而容易造成整個(gè)系統(tǒng)能耗加大。因此要加強(qiáng)學(xué)生在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)運(yùn)行等階段的建筑節(jié)能觀念。

1.暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)（1）注重建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能。暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)首要的環(huán)節(jié)是計(jì)算建筑物的負(fù)荷。建筑負(fù)荷中，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱產(chǎn)生的冷熱負(fù)荷在空調(diào)負(fù)荷中占有很大的比重。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能在建筑的節(jié)能中起著很重要的作用。采取遮陽(yáng)、外保溫、節(jié)能窗等措施提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能，可以減小由室內(nèi)外溫差而引起的熱量交換，從而有效減小空調(diào)冷熱負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。在該環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)維護(hù)結(jié)構(gòu)選擇節(jié)能，要求學(xué)生嚴(yán)格按照國(guó)家和地區(qū)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）注重室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的優(yōu)化。室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)在調(diào)室外計(jì)算參數(shù)為定值時(shí)，夏季空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算溫度和濕度越低，房間的計(jì)算冷負(fù)荷就越大，系統(tǒng)耗能也越大。通過(guò)研究證明，在不降低室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理組合室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)可以收到明顯的節(jié)能效果。有數(shù)據(jù)表明室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度每提高1℃，空調(diào)系統(tǒng)將減少能耗約6%。此外，對(duì)于大型建筑采用分區(qū)設(shè)計(jì)技術(shù)，即分別計(jì)算不同區(qū)域的峰值負(fù)荷來(lái)進(jìn)行各自區(qū)域的設(shè)備選型。另外，引入動(dòng)態(tài)負(fù)荷分析的方法，利用Dest、DOE-2、EnergyPlus等進(jìn)行建筑的能耗分析。該環(huán)節(jié)一定要求學(xué)生注意合理確定室內(nèi)溫、濕度，在保證舒適前提下盡量減少用能，另外，可以采用CFD技術(shù)進(jìn)行建筑室內(nèi)環(huán)境的氣流組織分析，計(jì)算室內(nèi)環(huán)境的PPD和PMV對(duì)室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。（3）注重合理利用可再生能源和自然通風(fēng)。隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略實(shí)施，我國(guó)加大了對(duì)太陽(yáng)能利用的研究，因此，建筑設(shè)計(jì)中要采用太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)，建筑利用自然采光、自然通風(fēng)、水源熱泵、地源熱泵技術(shù)減少對(duì)石化能源的使用，利用建筑蓄能實(shí)現(xiàn)建筑用電負(fù)荷的削峰填谷。

2.注重輸配環(huán)節(jié)的系統(tǒng)能耗目前，建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)比較重視維護(hù)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷和設(shè)備，而對(duì)介質(zhì)輸運(yùn)環(huán)節(jié)的能耗問(wèn)題沒(méi)有引起足夠的重視。空調(diào)系統(tǒng)中，空氣與水通常是冷量載體。輸送過(guò)程能耗包括：通過(guò)傳熱的冷量損失和輸送過(guò)程的流動(dòng)阻力損失。對(duì)于輸送冷量的水系統(tǒng)或空氣的管路系統(tǒng)，克服流動(dòng)阻力的能量又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚瑢?dǎo)致冷量損失。一般系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能耗約占空調(diào)總能耗的20%，而實(shí)際運(yùn)行能耗占到了空調(diào)總能耗的30%～40%。在系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到的問(wèn)題是水泵選擇揚(yáng)程過(guò)大，造成“大馬拉小車(chē)”，高揚(yáng)程的泵用于低揚(yáng)程場(chǎng)合，便會(huì)出現(xiàn)流量過(guò)大，導(dǎo)致電機(jī)超載。若長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，電機(jī)溫度升高，繞組絕緣層便會(huì)逐漸老化，甚至燒毀電機(jī)。因此該環(huán)節(jié)中，要重視變頻系統(tǒng)的選用。風(fēng)系統(tǒng)可以選用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，變風(fēng)量系統(tǒng)在一般情況下，節(jié)能可達(dá)到50%；水系統(tǒng)采用變水量系統(tǒng)，從而避免冷、熱抵消的能量損失，減少水路輸送的能耗。

3.注重建筑設(shè)備系統(tǒng)選型的整體運(yùn)行性能優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的能耗是由風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的能耗組成的。在風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)的能耗占相當(dāng)大的比例；而水系統(tǒng)中，節(jié)約水泵與冷水機(jī)組的能耗才是節(jié)能中最關(guān)鍵的措施。通常空調(diào)設(shè)備只能按照設(shè)計(jì)的額定工況運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷降低時(shí)設(shè)備仍然按照額定功率全負(fù)荷輸出運(yùn)行，這就必然造成能量的浪費(fèi)。如果使用變頻技術(shù)使空調(diào)設(shè)備的輸出功率隨負(fù)荷的變化而變化，那么能起到良好的節(jié)能效果。例如采用變風(fēng)量系統(tǒng)和變水量系統(tǒng)。在設(shè)備選型中，注意系統(tǒng)整體性節(jié)能考慮。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機(jī)組的能耗是最大的。實(shí)際測(cè)試表明，冷水機(jī)組的COP隨部分負(fù)荷的大小和機(jī)型的不同而變化。存在冷水機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行COP值不高這個(gè)問(wèn)題的原因是多方面的。眾所周知，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行性能系數(shù)COP是由機(jī)組內(nèi)部因素和外部條件共同影響的，而通常在部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，其外部條件較滿負(fù)荷時(shí)優(yōu)越，環(huán)境溫度相對(duì)較低。在不考慮傳熱性能變化影響的情況下，可充分利用環(huán)境溫度的降低來(lái)降低冷凝溫度、縮小壓縮機(jī)的高低壓力差以改善系統(tǒng)性能系數(shù)，COP最大能提高20%。在冷凍水系統(tǒng)中，對(duì)于水泵選擇變頻技術(shù)固然有利于水泵運(yùn)行節(jié)能，但是，過(guò)小的流量會(huì)造成制冷機(jī)效率的嚴(yán)重下降，而制冷機(jī)是系統(tǒng)的主要耗能設(shè)備，因此必須從整體上考慮系統(tǒng)的用能情況。在供暖系統(tǒng)中，嚴(yán)寒地區(qū)的燃油、燃?xì)饣蛉济哄仩t選擇時(shí)應(yīng)保證單臺(tái)鍋爐的容量確保在最大熱負(fù)荷和低谷負(fù)荷時(shí)都能高效運(yùn)行，以充分利用鍋爐產(chǎn)生的多重余熱，鍋爐臺(tái)數(shù)不宜少于2臺(tái)（除小型建筑）。鍋爐的額定熱效率燃煤、蒸汽熱水鍋爐不小于78%，燃油、燃?xì)庹羝麩崴疇t額定熱效率不小于89%。

三、在學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)中注意貫徹建筑節(jié)能意識(shí)

工程素質(zhì)是解決工程實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)，是工程人才知識(shí)儲(chǔ)備和能力結(jié)構(gòu)的綜合表現(xiàn)，不僅要有比較扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和實(shí)踐知識(shí)，而且需要見(jiàn)多識(shí)廣，思維開(kāi)闊，善于不同學(xué)科之間的滲透，從而具有創(chuàng)新思想，并且能付諸實(shí)施。高校工程素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。在工程素質(zhì)培養(yǎng)中，主要從以下方面進(jìn)行節(jié)能意識(shí)的培養(yǎng)：

1.要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立的判斷能力不能受某些生產(chǎn)廠家片面宣傳的影響，也不能過(guò)分受業(yè)主的干擾，更不能以業(yè)主的某些不合理要求為借口來(lái)達(dá)到某些個(gè)人的目的，要具備起碼的職業(yè)道德。例如對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)的公共建筑，不宜采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行冬季采暖，而應(yīng)設(shè)熱水集中采暖系統(tǒng)，也不可以采用電熱鍋爐、電熱水器作為直接采暖和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱源。