暖通專業(yè)研究生建筑節(jié)能課程實(shí)踐教學(xué)案例分析

殷維　郝小禮　張國(guó)強(qiáng)等

摘要：文章對(duì)暖通專業(yè)研究生建筑節(jié)能課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的方式進(jìn)行了探索。教學(xué)中通過與三種不同類型單位在建筑節(jié)能技術(shù)方面的合作，既較好地完成了掌握建筑能耗現(xiàn)狀與熟悉節(jié)能技術(shù)的教學(xué)大綱要求，也提高了學(xué)生實(shí)際解決建筑節(jié)能技術(shù)問題的能力，學(xué)生還在實(shí)踐過程中找到了相關(guān)的研究課題。這一探索為暖通專業(yè)研究生建筑節(jié)能課程實(shí)踐教學(xué)方式提供了參考。

關(guān)鍵詞：暖通專業(yè)；研究生教育；建筑節(jié)能技術(shù)；企業(yè)合作；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G64244 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2014）03011803

一、背景概述

能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展不可或缺的物質(zhì)資源，它關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈。中國(guó)近20年的能源生產(chǎn)與需求翻了一番，而且在未來一段時(shí)間內(nèi)，能源的消耗還將呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1，2]。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗在國(guó)家總能耗中占有相當(dāng)大的比例，在發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑能耗占國(guó)家總能耗的30%以上。在中國(guó)，雖然當(dāng)前建筑能耗在國(guó)家總能耗中只占25%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相對(duì)偏低，但近幾年來，這個(gè)比例一直在增加。其中采暖、空調(diào)能耗比重較大，如某些大型公共建筑中空調(diào)用電量占建筑總用電量的50%以上 [3]。

在土木建筑相關(guān)學(xué)科中，供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)（簡(jiǎn)稱暖通空調(diào)專業(yè)或暖通專業(yè)，本科專業(yè)名稱為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程）與建筑節(jié)能的相關(guān)性最為密切，是培養(yǎng)建筑節(jié)能人才的主要搖籃。因此，加強(qiáng)建筑節(jié)能課程的教學(xué)研究，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，為社會(huì)輸送高素質(zhì)的建筑節(jié)能專門人才十分必要。

作為工程應(yīng)用專業(yè)，暖通專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的主要目的是鞏固理論知識(shí)，提高設(shè)計(jì)能力。有關(guān)本科生實(shí)踐教學(xué)已有相關(guān)的研究成果，如朱穎心教授介紹了清華大學(xué)在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、建筑實(shí)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所積累的一些經(jīng)驗(yàn)[4]；付祥釗教授等對(duì)重慶大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)（暖通專業(yè)本科原名稱）2004級(jí)畢業(yè)生實(shí)踐教學(xué)效率進(jìn)行調(diào)查分析，并得出有指導(dǎo)性的五條結(jié)論[5]；王怡教授等

分析了本科實(shí)踐教學(xué)中強(qiáng)調(diào)建筑能耗分析與節(jié)能優(yōu)化后的教學(xué)效果[6]；韓星博士等則在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)嘗試了情景模擬教學(xué)法，并分析其教學(xué)效果[7]。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)中鮮有針對(duì)暖通專業(yè)研究生實(shí)踐教學(xué)的研究。

雖然在本科階段已設(shè)置建筑節(jié)能課程，但是一般作為選修課而且未設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)，原因在于該課程帶有一定的科研性質(zhì)，以工程技術(shù)教學(xué)為重點(diǎn)的本科階段難以深入開展相關(guān)知識(shí)的教學(xué)。研究生階段的建筑節(jié)能課程教學(xué)大綱，要求學(xué)生掌握國(guó)內(nèi)外建筑能耗現(xiàn)狀、熟悉建筑節(jié)能技術(shù)。除理論講解外，實(shí)踐教學(xué)更能讓學(xué)生直觀地掌握相關(guān)信息與知識(shí)。本文通過案例分析，介紹研究生階段建筑節(jié)能課程實(shí)踐教學(xué)的方式及其效果。

二、建筑節(jié)能課程實(shí)踐教學(xué)合作案例

當(dāng)前，諸多建筑節(jié)能技術(shù)還不成熟，尚處于研發(fā)階段，相關(guān)單位或企業(yè)迫切需要與科研院所進(jìn)行合作。暖通專業(yè)研究生參與設(shè)備企業(yè)、政府部門、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)等的建筑節(jié)能工作，能夠了解建筑節(jié)能的實(shí)際需求，掌握當(dāng)前節(jié)能技術(shù)，從而激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)問題的熱情，培養(yǎng)其運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。教師可引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題作為自己的研究課題開展深入研究。此外，學(xué)校在此過程中也可掌握用人單位的需求，進(jìn)而改進(jìn)研究生培養(yǎng)方式等等。

筆者本次研究的案例是分別向中央空調(diào)企業(yè)、政府建設(shè)部門、房地產(chǎn)公司派駐研究生。這三個(gè)單位分別屬于能耗設(shè)備供應(yīng)企業(yè)、政府主管部門、房屋建設(shè)單位。

（一）與設(shè)備企業(yè)合作

研究生派駐中央空調(diào)設(shè)備企業(yè)，參與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析、建筑能耗調(diào)查等工作。合作期間，研究生先后三次參加企業(yè)的調(diào)查工作，一是某地表水源熱泵系統(tǒng)的水源水溫與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)調(diào)查，二是某辦公樓的中央空調(diào)系統(tǒng)末端的用戶滿意度調(diào)查，三是某校園辦公樓分體空調(diào)能耗調(diào)查。

水源熱泵空調(diào)是南方地區(qū)一種相對(duì)節(jié)能的建筑制冷系統(tǒng)。此次地表水源熱泵系統(tǒng)的調(diào)查時(shí)間為7月初。研究生被分為兩組，第一組4人，第二組2人。第一組學(xué)生負(fù)責(zé)水溫調(diào)查，沿湖岸分布選取11個(gè)地點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)分別測(cè)量水體表面、0.5米深、1米深處的水溫，分別于上午8點(diǎn)、10點(diǎn)、12點(diǎn)，下午14點(diǎn)、16點(diǎn)、18點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。第二組則在機(jī)房記錄水源熱泵主機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如冷卻水進(jìn)出水溫度與流量、冷凍水進(jìn)出水溫度與流量等等。期間兩組學(xué)生輪換工作，以讓每個(gè)學(xué)生都能夠?qū)嵉販y(cè)量湖水的實(shí)際溫度和水源熱泵主機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。在連續(xù)一個(gè)星期的測(cè)量中，學(xué)生親身體會(huì)到作為夏季空調(diào)冷源的湖水的全天以及連續(xù)幾天的變化規(guī)律，記錄了水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率與工況變化趨勢(shì)。在實(shí)地測(cè)量中發(fā)現(xiàn)：被遮陽的水體溫度相對(duì)略低，水面上自然風(fēng)速較大時(shí)平均水溫較低，這些現(xiàn)象對(duì)水源熱泵湖水冷源的研究具有潛在的價(jià)值。

政府辦公建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模較大，管路與末端設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，用戶的使用滿意度與能耗情況是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)是否成功的重要指標(biāo)。由2名教師帶領(lǐng)6名研究生，對(duì)一棟辦公建筑已運(yùn)行5年的中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了問卷調(diào)查。主要問題有：溫度滿意度、濕度滿意度、吹風(fēng)感滿意度、空氣品質(zhì)滿意度、空調(diào)使用時(shí)長(zhǎng)、開窗自然通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)、感冒頻率等等。通過幾天的調(diào)查，實(shí)地測(cè)量了幾十間房屋的客觀室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，訪問了百余名用戶，收集到近百份有效的調(diào)查問卷。在調(diào)查與數(shù)據(jù)整理過程中，學(xué)生直接與辦公建筑用戶接觸，掌握了用戶最直觀的使用體驗(yàn)，了解到用戶進(jìn)行熱舒適相關(guān)行為的意愿，積累了政府辦公建筑空調(diào)熱舒適與能耗現(xiàn)狀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。有學(xué)生提出：如果能夠建立某種機(jī)制，對(duì)有節(jié)能行為（如關(guān)閉空調(diào)、開窗自然通風(fēng)）的辦公室人員進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，可能會(huì)促使更多人節(jié)省空調(diào)用電。

某設(shè)備企業(yè)為一所學(xué)校的擬建教學(xué)辦公大樓安裝空調(diào)系統(tǒng)，要求將原有的分體式空調(diào)與擬建中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行對(duì)比，分析優(yōu)劣，以確定空調(diào)安裝方案。1名教師帶領(lǐng)3名研究生，對(duì)學(xué)校原有數(shù)棟建筑的分體式空調(diào)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)與功率分析，得到相應(yīng)的能耗數(shù)據(jù)，為新建教學(xué)建筑的空調(diào)方案提供了重要參考，也為研究生自己的建筑能耗研究積累了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。在調(diào)查中，有學(xué)生提出學(xué)校建筑中有大量的實(shí)驗(yàn)室，而有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)室空調(diào)使用率比較低，所以分體式空調(diào)更適合這一類建筑，空調(diào)使用頻繁的辦公房或閱覽室則可安裝中央空調(diào)?？梢?，現(xiàn)場(chǎng)能耗調(diào)查實(shí)踐可引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)很多通過建筑圖紙所不能發(fā)現(xiàn)的問題。

（二）與建設(shè)管理部門合作

與建設(shè)管理部門合作的項(xiàng)目是協(xié)助某政府機(jī)關(guān)申請(qǐng)國(guó)家建筑節(jié)能示范城市，主要任務(wù)是為政府提供技術(shù)支持，協(xié)助其制定相關(guān)的節(jié)能政策與方案。這次合作由3名教師帶隊(duì)，參與項(xiàng)目的研究生有5人。研究生主要負(fù)責(zé)能耗與技術(shù)資料收集與整理、數(shù)據(jù)處理與圖表繪制、文檔檢查與完善等。在協(xié)助政府部門完成城市建筑節(jié)能規(guī)劃的合作中，研究生較為全面地掌握了當(dāng)?shù)氐哪芎默F(xiàn)狀，以及當(dāng)?shù)貤l件下可行的建筑節(jié)能技術(shù)類型與指標(biāo)要求。

（三）與房地產(chǎn)公司合作

某房地產(chǎn)公司希望在項(xiàng)目中增加綠色建筑與節(jié)能的相關(guān)設(shè)計(jì)，因此擬設(shè)立建筑節(jié)能工作崗位，計(jì)劃專門聘請(qǐng)一位綠色建筑與節(jié)能的專業(yè)人員，但又無法確定此舉的可行性與必要性，所以請(qǐng)一名在讀的研究生進(jìn)駐房地產(chǎn)公司參與相關(guān)工作，以觀察實(shí)際效果。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這一合作模式不理想，一是房地產(chǎn)公司的角色是投資開發(fā)商，其對(duì)建筑專業(yè)技術(shù)的需求比較低，而工科研究生的主要優(yōu)勢(shì)在技術(shù)，兩者有些不對(duì)應(yīng)。二是研究生可去的部門主要有設(shè)計(jì)部和市場(chǎng)宣傳部，設(shè)計(jì)部的主要工作是與設(shè)計(jì)院或設(shè)計(jì)公司溝通協(xié)調(diào)，而研究生缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參與設(shè)計(jì)也不適合。三是公司已外聘專業(yè)綠色建筑與節(jié)能顧問咨詢公司參與建筑節(jié)能工作，暖通專業(yè)研究生能夠做的工作與之有重復(fù)，且同樣存在缺乏經(jīng)驗(yàn)的問題。而房地產(chǎn)公司市場(chǎng)部則純粹為宣傳部門，與專業(yè)技術(shù)無關(guān)，因此，研究生也無用武之地?？偠灾?，與房地產(chǎn)公司的實(shí)踐合作未取得預(yù)期效果，研究生的作用未得到體現(xiàn)。房地產(chǎn)公司也認(rèn)識(shí)到這一崗位設(shè)置的必要性與可行性比較低。

三、實(shí)踐教學(xué)效果分析

在與空調(diào)設(shè)備公司的三次合作中，暖通專業(yè)研究生分別對(duì)湖水冷源、政府辦公樓、校園辦公樓進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)調(diào)查，獲得了地表水源系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備、不同類型辦公建筑的空調(diào)能耗與人體熱感覺數(shù)據(jù)。這一實(shí)踐活動(dòng)對(duì)暖通專業(yè)研究生開展建筑能耗研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化以及相應(yīng)設(shè)備的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。研究生參與上述調(diào)查實(shí)踐活動(dòng)后發(fā)表了兩篇科研論文?？梢?，這一實(shí)踐活動(dòng)達(dá)到了鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、提高學(xué)術(shù)水平的目的。

研究生在與政府的合作中，了解了區(qū)域建筑能耗特點(diǎn)與現(xiàn)狀，掌握了建筑節(jié)能技術(shù)的地區(qū)適用性，熟悉了相關(guān)政策條款，為自己的研究或今后參與建筑節(jié)能相關(guān)工作打下了良好基礎(chǔ)。同時(shí)，接納研究生實(shí)踐的政府部門也得到相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)支持，完成了自己的工作任務(wù)。這次合作使該城市成功獲批建筑節(jié)能示范城市，取得了一定的社會(huì)效益。

研究生參與房地產(chǎn)公司的實(shí)踐則不成功，原因在于房地產(chǎn)企業(yè)其本質(zhì)屬于投資與管理公司，設(shè)計(jì)任務(wù)已經(jīng)外包于設(shè)計(jì)院，綠色建筑節(jié)能技術(shù)任務(wù)則委托顧問咨詢公司負(fù)責(zé)，工程修筑由施工單位完成，而空調(diào)設(shè)備主要交由暖通設(shè)備公司處理，所以其對(duì)建筑節(jié)能相關(guān)技術(shù)的需求并不強(qiáng)烈。因此暖通專業(yè)研究生進(jìn)入房地產(chǎn)公司進(jìn)行建筑節(jié)能研究，難以施展自己的專業(yè)技能與獲取實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

四、結(jié)語

研究表明，暖通專業(yè)研究生參與空調(diào)設(shè)備企業(yè)的建筑節(jié)能調(diào)查與系統(tǒng)優(yōu)化，以及政府建筑節(jié)能的相關(guān)工作，不但能夠完成建筑節(jié)能課程教學(xué)大綱有關(guān)掌握國(guó)內(nèi)外建筑能耗現(xiàn)狀與熟悉節(jié)能技術(shù)的要求，而且能夠激發(fā)學(xué)生的研究熱情，在實(shí)踐中能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。暖通專業(yè)研究生在房地產(chǎn)公司的實(shí)踐活動(dòng)雖未取得預(yù)期效果，但由此也積累了合作經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，上述與建筑節(jié)能技術(shù)有關(guān)單位的實(shí)踐合作僅限于幾次活動(dòng)，具有一定的特殊性，暖通專業(yè)研究生教育與設(shè)計(jì)院、施工單位、設(shè)備研發(fā)企業(yè)等的合作實(shí)踐還有待進(jìn)一步探索與總結(jié)。

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