疫情防控常態(tài)化背景下暖通空調(diào)課程教學(xué)改革探討

周年勇，劉文博，劉齊助，高玉明，陳海飛

(常州大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，江蘇 常州 213164)

病毒在商場、寫字樓、交通樞紐、高鐵、飛機、郵輪等人員密集場所不僅僅是通過人與人進(jìn)行傳播的，還會通過空調(diào)系統(tǒng)中多空間之間的循環(huán)空氣進(jìn)行傳播，如何避免病毒通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行傳播是暖通專業(yè)人員需要重視的關(guān)鍵問題[1-2]。

暖通空調(diào)作為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)(簡稱“建環(huán)”)的核心專業(yè)課程，主要涉及室內(nèi)環(huán)境冷熱濕負(fù)荷計算、空調(diào)及供暖系統(tǒng)、室內(nèi)氣流組織、建筑室內(nèi)環(huán)境安全、通風(fēng)除塵與凈化技術(shù)等內(nèi)容。該課程是建環(huán)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)暖通空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵課程之一，但傳統(tǒng)的課程教育中關(guān)于疫情防控的教學(xué)內(nèi)容及理念較少，有必要對暖通空調(diào)課程進(jìn)行教學(xué)改革，使學(xué)生在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中不僅需要考慮綠色節(jié)能的重要性，還需要考慮如何預(yù)防病毒擴散和降低病毒傳播風(fēng)險等熱點問題。

1 疫情防控常態(tài)化背景下暖通空調(diào)系統(tǒng)的四個“變”

建環(huán)專業(yè)人員可以從空調(diào)送風(fēng)方式、新風(fēng)量大小、系統(tǒng)功能模塊、機組裝配方式這四個方面做出一系列改變，以滿足疫情防控需要[3]。

1.1 空調(diào)送風(fēng)方式的改變

在今后的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)盡量保證各個房間都具備獨立的回風(fēng)系統(tǒng)且需要進(jìn)行消毒處理，從而降低交叉感染的可能性。此外，新風(fēng)口和排風(fēng)口也是值得關(guān)注的對象。在設(shè)計排風(fēng)口時應(yīng)進(jìn)行綜合考慮，需避開空氣動力陰影區(qū)、渦流區(qū)和人員活動區(qū)；空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)口應(yīng)設(shè)在清潔的環(huán)境里并且直接從室外引入，避免排風(fēng)系統(tǒng)與新風(fēng)系統(tǒng)短路；集中收集排風(fēng)并通過高效過濾器處理后進(jìn)行高空排放。高效過濾器可以設(shè)置旁通管，無疫情時通過旁通管運行，疫情發(fā)生后可切換至高效過濾器運行模式。

1.2 新風(fēng)量大小的改變

對現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)而言，室內(nèi)新風(fēng)量主要是為了滿足人們的衛(wèi)生需求和維持室內(nèi)正壓，而且實際運行中為了節(jié)能降耗往往會選擇最小新風(fēng)量運行，地鐵站、高鐵站、機場等人員密集場所的新風(fēng)量設(shè)計也偏小。為了滿足防疫需求，需要改變空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量設(shè)計，人員密集場所的新風(fēng)量應(yīng)大幅增加，其他公共場所應(yīng)增加備用的新風(fēng)系統(tǒng)，以滿足防疫需求[4-5]。另外，換氣次數(shù)的新風(fēng)量確定方法還需要完善，大部分建筑應(yīng)設(shè)置最小換氣次數(shù)。

1.3 系統(tǒng)功能模塊的改變

空調(diào)系統(tǒng)在夏季運行時，若室內(nèi)存在潛熱負(fù)荷，空調(diào)系統(tǒng)就會進(jìn)行除濕，冷凝水則是除濕的產(chǎn)物。冷凝水一般匯聚在冷凝水盤中，并通過排水管排至室外。而在疫情期間，空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝水可能會攜帶病菌，若排入市政排水系統(tǒng)或直接排放到室外就可能會造成病毒傳播。對此，在排放冷凝水時，應(yīng)集中收集冷凝水并經(jīng)過消毒處理后排出。在沒有冷凝水產(chǎn)生時，應(yīng)避免冷凝水管道成為病毒的傳播通道，必須人為將水注入冷凝水管起到水封的作用，以抑制病毒或污染的氣溶膠進(jìn)行擴散。加強空氣過濾殺菌消毒，為人們提供更為潔凈的空氣也是較為有效的舉措，比如在空調(diào)處理機組中增加紫外線殺菌的特殊功能段，利用波長為250～260 nm的發(fā)光譜線對室內(nèi)空氣及污染表面進(jìn)行紫外線照射，以起到殺菌消毒的作用；在空調(diào)末端裝置周圍安裝三甘醇蒸發(fā)器，將蒸汽與室內(nèi)空氣進(jìn)行混合，定時對某些區(qū)域進(jìn)行消殺；在空調(diào)的送排風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置初效、中效、高效過濾器，通過加強對空氣的過濾處理能力來保證空氣的潔凈度。

1.4 機組裝配方式的改變

在疫情防控期間，火神山醫(yī)院、方艙醫(yī)院等防控場所的修建充分體現(xiàn)出了模塊化設(shè)計的時效性和高效性[6-7]。模塊化就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能(或相同功能)、不同性能的系列產(chǎn)品?？照{(diào)系統(tǒng)作為疫情防控場所中重要的一環(huán)，實現(xiàn)模塊化設(shè)計是大勢所趨，一方面，可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速應(yīng)對市場變化；另一方面，可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的拆卸、回收和處理。

2 暖通空調(diào)課程的教學(xué)改革

從疫情防控常態(tài)化背景下暖通空調(diào)系統(tǒng)的一系列改變可以看出，要根據(jù)多元化、綜合型工程科技人才的培養(yǎng)需求來對傳統(tǒng)課程的設(shè)計模式和理念進(jìn)行教學(xué)改革。

2.1 教學(xué)理念需要與時俱進(jìn)

部分建環(huán)專業(yè)的科研人員和教師都習(xí)慣了將節(jié)能舒適作為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的第一要素，而且系列評價指標(biāo)也更偏向于能耗、溫濕度等指標(biāo)。一些教師在學(xué)生的課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計答辯時會習(xí)慣性地問學(xué)生“你選擇的空調(diào)系統(tǒng)相比其他方式是否更節(jié)能、更舒適？”，使得很多學(xué)生在展示自己的作品時也是較為注重節(jié)能指標(biāo)，在設(shè)計醫(yī)院類的空調(diào)系統(tǒng)時未能充分考慮到健康、防交叉感染等關(guān)鍵要素。

在疫情防控常態(tài)化背景下，要對暖通空調(diào)課程的教學(xué)理念進(jìn)行改革，將“健康防疫、節(jié)能舒適”作為新時代建環(huán)專業(yè)的教學(xué)理念和暖通空調(diào)的設(shè)計理念。例如，將“做中學(xué)”理念引入到暖通空調(diào)的理論課程教學(xué)中，一方面，能夠讓學(xué)生根據(jù)課程教學(xué)的進(jìn)度將教師在課堂上所講授的內(nèi)容應(yīng)用于實際的工程設(shè)計中，另一方面，解決后續(xù)課程設(shè)計總體時間緊張的問題。在講授建筑冷熱負(fù)荷的計算方法這部分內(nèi)容時，教師要提前安排好課程設(shè)計任務(wù)的時間，讓學(xué)生可以結(jié)合課程設(shè)計中所選擇的具體建筑來進(jìn)行具體的負(fù)荷計算，加深對所學(xué)內(nèi)容的理解，讓學(xué)生有種獲得感。在進(jìn)行教學(xué)改革之前，一些專業(yè)課成績很好的學(xué)生在建筑冷熱負(fù)荷計算方面花費了較長的時間。經(jīng)過了解后得知，他們并不是不清楚該如何計算，而是由于以前沒有親自做過，許多計算用數(shù)據(jù)都需要查找規(guī)范并仔細(xì)閱讀相關(guān)說明。進(jìn)行教改之后，學(xué)生有充足的時間去理解消化這些內(nèi)容，在專業(yè)理論課程學(xué)習(xí)階段就能夠完成繁瑣的計算任務(wù)，減輕了課程設(shè)計階段的壓力[8]。

2.2 教學(xué)內(nèi)容需要優(yōu)化更新

病毒會通過空氣中的飛沫進(jìn)行傳播，需要對室內(nèi)空氣進(jìn)行深度過濾和殺菌消毒。受人才培養(yǎng)要求、課程學(xué)時、專業(yè)教師這些因素的影響，建環(huán)專業(yè)在開展專業(yè)課教學(xué)時往往會將空氣潔凈技術(shù)類課程作為選修課，一些學(xué)生還沒有充分意識到對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行污染控制和殺菌消毒的重要性。在疫情防控常態(tài)化背景下，需要對暖通空調(diào)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，讓學(xué)生的知識體系具有綜合性、系統(tǒng)性。(1)適當(dāng)補充關(guān)于空氣潔凈技術(shù)的內(nèi)容，如深度過濾技術(shù)、消殺技術(shù)、吸附技術(shù)、有害氣體去除技術(shù)；(2)在介紹暖通空調(diào)各項技術(shù)的應(yīng)用場合時，補充關(guān)于地鐵、高鐵、輪船等人員密集場所的空調(diào)系統(tǒng)知識，點評現(xiàn)有技術(shù)對疫情防控產(chǎn)生的影響；(3)在課程設(shè)計環(huán)節(jié)，需要增設(shè)關(guān)于疫情防控的選題內(nèi)容。

2.3 教學(xué)方法需要豐富多彩

建環(huán)專業(yè)的教學(xué)方法多以講授法、討論法、直觀演示法、練習(xí)法為主，不利于充分調(diào)動學(xué)生的積極性，需要進(jìn)一步豐富教學(xué)方法，使知識的傳遞手段多樣化。在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育一樣，在卓越工程師培養(yǎng)中具有越來越重要的作用，可以將雙創(chuàng)教育融入專業(yè)教育，打造專創(chuàng)融合的實踐教學(xué)方式，一方面是為了滿足新工科人才培養(yǎng)需求，另一方面是促進(jìn)學(xué)生接納更多的新生事物。可以在項目式教學(xué)法的基礎(chǔ)上融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的元素，如提出典型場所的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計需求(含防疫需求)，讓學(xué)生們分組設(shè)計方案并上臺進(jìn)行演示，組員要從技術(shù)、經(jīng)濟、能耗等多方面對方案進(jìn)行點評。從教學(xué)效果上來看，課堂氣氛較為活躍，學(xué)生們的參與度較高，融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)元素的項目式教學(xué)法收到了良好的教學(xué)反饋。同時，要鼓勵學(xué)生積極參加各級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，對自己的作品進(jìn)行檢驗和宣傳，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，這對提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的針對性、時代性、實效性和強化大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力都具有積極的促進(jìn)作用。學(xué)生可申報學(xué)校的創(chuàng)客實踐項目，通過多種途徑與渠道來培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，并由教師對學(xué)生完成的項目進(jìn)行指導(dǎo)，驗收創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的成果。

在啟發(fā)式教學(xué)中，針對病毒在空調(diào)系統(tǒng)中的可能傳播途徑，要啟發(fā)學(xué)生運用在暖通空調(diào)課程中學(xué)到的專業(yè)知識對現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，并指導(dǎo)學(xué)生將提出的改進(jìn)方案轉(zhuǎn)化成發(fā)明專利，使學(xué)生在收獲知識、運用知識的同時還能夠收獲學(xué)術(shù)成果。這一聯(lián)動模式能夠為學(xué)生就業(yè)和考研提供較大助力。

2.4 考核評價需要綜合化、多元化

近年來，高校教育考核評價的外延不斷擴大，內(nèi)涵也在不斷被深化。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念的引導(dǎo)下，以導(dǎo)師制教學(xué)模式為例，將班級分成4個討論組，讓同學(xué)們對某辦公大樓進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，要求同學(xué)們不僅要考慮冷熱運行工況，更需要考慮如何防疫。討論組一的設(shè)計方案是風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)的運行方式，能夠有效避免房間之間的交叉感染；討論組二的設(shè)計方案是采用多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)并配備獨立新風(fēng)系統(tǒng)；討論組三的設(shè)計方案是全空氣集中送回風(fēng)系統(tǒng)，并對回風(fēng)進(jìn)行深度過濾及消毒處理；討論組四的設(shè)計方案是在討論組三的基礎(chǔ)上在過濾消毒段增設(shè)了旁通支路，降低了非疫情工況下的能耗。同學(xué)們分組上臺進(jìn)行演示，并讓其他組作為客戶公司對其進(jìn)行點評。另外，為了激勵同學(xué)們，還可以專門設(shè)置0.5個學(xué)分的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程學(xué)分，并將導(dǎo)師的打分作為暖通空調(diào)課程期末成績的一部分。這種綜合化、多元化的考核評價方式能夠提高學(xué)生的積極性，使學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決問題，在創(chuàng)業(yè)中學(xué)知識，在辯論中求成長。

3 結(jié)語

基于疫情防控常態(tài)化背景下的切實需求，對暖通空調(diào)課程進(jìn)行了教學(xué)改革，從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價這幾方面提出了一系列的建議。從實施效果來看，學(xué)生反饋良好，學(xué)習(xí)積極性較高，能夠適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的大趨勢，能夠解決實際工程問題，符合新時代本科專業(yè)人才培養(yǎng)需求。