节约能源,保护环境

节约能源 保护环境
China Building Environment and Energy Engineering

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第 25 届“全国高等学校人工环境学科奖”专业基础竞赛(简称“人环奖”)决赛考试于 2017 年 8
月 23 日顺利结束,现将 58 所院校本届人环奖决赛获奖情况公布如下

2015年CAR-ASHRAE学生设计竞赛题目正式确定,现予发布。

2015年CAR-ASHRAE学生设计竞赛题目为“西安市某大学新校区图书馆暖通空调工程设计”。欢迎建筑环境与能源应工程专业学生积极参赛。参赛相关事项如下:

一、参赛对象

1、参赛者以团队的名义参赛,每个团队最多不超过4 人。其中,可以有不超过1 人为全日制在读硕士/博士研究生(必须无相关执业经历),其他参赛者均为全日制在读本科生。

2、团队负责人、主要工作完成人、答辩代表、领奖代表必须为全日制在读本科生。

3、参赛者最高年龄不得超过28 岁。

4、参赛者资格与身份由推荐学校核定并给出证明。一旦发现有学校提供不实证明材料则取消该校今后三年的参赛资格,一旦发现有参赛者提供不实证明材料则取消该参赛者团队的参赛资格或收回已经获得的奖励。

二、报名要求

1、各团队在确认参赛意向后,请即在竞赛官网(http://car-ashrae.ehvacr.com)注册并网上填写参赛申请,以便组委会统计;官网是第1年启用,保险起见,建议也向制冷学会秘书长王从飞发送一份word版的参赛申请表(信箱地址见后)。

2、同时,请于5月31日前,用快递寄送所在学院盖章的正式参赛报名表至组委会正式备案。

3、参赛资格以递交的正式参赛申请表为准,每个学院只允许推荐1支团队参赛,如有多支团队进行了竞赛设计,请各院择优推荐。如组委会同时收到2支团队递交正式参赛申请表,以表上盖章日期为准,接受日期较前的一份。

相关问题欢迎向组委会咨询。

三、竞赛题目

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四、报名申请表

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五、评审流程

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六、设计及作品提交要求

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联系人:

王从飞

中国制冷学会

地址:北京市海淀区阜成路67号银都大厦10层1006室,100142

电话:010-68450951

Email: 该Email地址已收到反垃圾邮件插件保护。要显示它您需要在浏览器中启用JavaScript。

 

11月16日,第十三届MDV中央空调设计应用大赛颁奖典礼在合肥隆重举办,全国各地暖通空调行业的专家、设计师、经销商、高校师生以及主流媒体超过400人汇聚一堂,共同见证这场暖通界的巅峰盛会。

MDV中央空调设计应用大赛创建于2002年,由中国建筑学会暖通空调分会、中国制冷学会空调热泵专业委员会主办,美的中央空调协办,是中国暖通空调行业创建最早的全国性大赛,也是暖通空调行业最具影响力的赛事。大赛的宗旨是成为暖通行业人士喜爱的交流平台,推广新的中央空调技术,鼓励设计师勇于创新,设计出更节能、更合适人居的建筑环境。

群英云集,赛事规模行业之最

颁奖典礼伊始,由主办方代表中国建筑学会暖通空调分会理事长徐伟为大赛致开幕辞,提出优秀的设计是将建筑与生命有机结合在一起,而节能、低碳是生命建筑的重要特征。希望通过MDV中央空调设计应用大赛,让更多的专家与设计师们能够深度思考“低碳节能”这一行业使命,从而引起社会各界广泛关注和高度重视。

同时他还提到,MDV大赛由最初推动多联机的普及,到现在致力于提升大型中央空调的设计水平,一直推动着暖通空调行业的健康持续发展。如今,随着大赛走进第13个年头,多联机与大型中央空调在国内市场都得到了快速普及,已经成为暖通市场上不可或缺的产品。

第十三届MDV中央空调设计应用大赛于以“设计生命建筑”为主题,于今年4月份启动。期间,美的中央空调一直担任大赛宣传大使的角色,在全国各大设计院、工程公司、家装设计公司以及相应的高等院校进行了全方位的宣传推广,向全国超过10000名暖通设计界人士传达了大赛“节能、低碳、创新”的精神,使大赛精神发扬光大。在全国高等院校组织了45场校园宣讲会,与清华大学、同济大学、西安交通大学、华南理工大学、哈尔滨工程大学、北京理工大学等高校的老师学生进行了面对面的交流,得到了师生们的支持与肯定。

本届大赛共收到参赛作品3962份,设置了211个奖项,奖金总额高达58万元,单项最高奖金4万元,奖项、奖金、参赛作品数量均是行业之最。颁奖典礼现场颁发了专业组金铅笔、银铅笔、铜铅笔奖、经销商组杰出设计、优秀设计奖、M-Home家装组金钥匙、银钥匙奖、学生组设计达人、杰出设计奖等重大奖项。

行业最权威,豪华专家评委组

据了解,MDV大赛的评审标准历来是行业内最严格的,所组建的评委组向来也是行业最具有权威性的。本届大赛评委组有中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟先生;有教授级高工吴德绳先生、郎四维先生、廖坚卫先生、伍小亭先生、陈祖铭先生、马伟骏先生、李著萱女士、金丽娜女士;还有资深专家徐华东先生、马友才先生、张国强先生、罗英女士共15位暖通空调行业的权威专家。

在颁奖典礼的发言中,本届大赛评委组组长、中国建筑学会暖通空调分会副理事长、上海建筑设计研究院有限公司总工寿炜炜在点评本届大赛的作品整体水平时表示,本届参赛作品不仅有整套的设计方案说明和图纸,还有很多节能性的分析、实际应用状况的对照,参赛作品的整体水平有明显的提升。

寿炜炜还对严谨的评审过程进行的简单说明,专家评委组分为4个小组对每份作品都进行初评和复评,对优缺点都给予客观的点评。然后通过组内商讨、举荐打分、投票评比的机制决出各奖项的归属。寿炜炜还提到本届大赛的评审工作可以说是历年来最为艰辛的,因为作品整体水平较为均衡,有些奖项甚至需要激烈的反复讨论以及多次投票评比才能决定归属。

行业至高荣耀 ,肩负历史使命

据了解,大赛已成功举办12届,累计超过5万人次参与了投稿,每届参赛规模屡创新高,作品水平不断提高,竞争越趋激烈。如今,MDV大赛已成为所有设计师向往之地,对行业内的设计师来说,大赛的每一个奖项都是一个耀眼全行业的光环,有些设计师连续多年坚持参赛,为的只是得到行业的肯定。对于学校的参赛学生来说,大赛更是一个发光发亮的平台,一条通向光明前途的捷径。作为暖通空调行业的至高舞台,MDV中央空调设计应用大赛累计评出了2000多份大奖,早期的获奖者如今都是行业的中流砥柱,获奖的学生也成为了就业单位的骨干。

作为国内暖通行业的领导者,美的中央空调一直以来都承担大赛的组织与宣传工作。美的中央空调副总经理关宏波发言中提到,十三年来,MDV大赛见证了中国中央空调行业的突飞猛进。作为大赛的协办单位,美的中央空调也从最初的引进、学习、到如今的自主创新,实现从“制造”到“创造”的蜕变。美的中央空调的年销量也从最初的数千万发展到目前的过百亿,已成为国内规模最大、产品线最宽的中央空调厂家。随着MDV大赛的发展,美的多联机与大型中央空调的销量也实现了巨大的飞跃,从十多年前的8000多万,发展到如今的80多亿。

在不同的行业,美的中央空调都取得了辉煌的成绩,如在房地产行业,我们先后与万科、保利、恒大、碧桂园等40多家房地产巨头建立了长期战略合作伙伴关系;在高端酒店行业,我们成功为万豪、希尔顿、喜来登、温德姆、洲际等全球高端酒店集团提供服务;在轨道交通行业,我们成功服务了武广高铁、京沪高铁、沪宁高铁等大型项目;此外,美的中央还成功服务了多项世界级赛事场馆,如2016巴西奥运场馆、2015非洲运动会场馆、2014巴西世界杯场馆等;还有在最近的空调国采协议供货项目中,美的中央空调是产品中标最多的企业。在2015上半年,在宏观环境不景气的情况下,美的中央空调是行业内为数不多逆势增长的企业之一。

结语

时光荏苒,十二年时光转瞬即逝。MDV十二年光辉历程,成就了行业最高荣耀!本届大赛,无论是国内最顶尖的暖通专家评委阵容,还是高额的奖金;无论是全国设计单位的暖通空调专家、工程师,还是各高校的未来新星的参与其中,都表明MDV中央空调设计应用大赛的影响力又上升到一个新的台阶! (美的空调设备有限公司供稿)

“评估文件”规定了专业评估程序与评估办法。

 

第三届住房和城乡建设部高等教育建筑环境与设备工程

专业评估委员会组成人员名单

 

主任委员:

潘云钢  教授级高工  中国建筑设计研究院

副主任委员:(共3人,按姓氏笔划排序)

朱颖心  教授  清华大学

姚  杨  教授  哈尔滨工业大学

徐  伟  研究员  中国建筑科学研究院

委员:(共21人,按姓氏笔划排序)

于晓明  研究员  山东省建筑设计研究院

伍小亭  教授级高工  天津市建筑设计院

付祥钊  教授  重庆大学

戎向阳  教授级高工   中国建筑西南设计研究院有限公司

张小松  教授  东南大学

张小慧  研究员  五洲工程设计研究院

张  旭  教授  同济大学

张  欢  教授  天津大学

李著萱  研究员  中国中元国际工程公司

李永安  教授  山东建筑大学

李德英  教授  北京建筑工程学院

李安桂  教授  西安建筑科技大学

杨一凡  教授级高工  中国制冷学会

沈恒根  教授  东华大学

吴祥生  教授级高工  解放军后勤工程学院建筑设计

                    研究院  

寿炜炜  教授级高工  上海建筑设计研究院有限公司

罗继杰  高工  空军工程设计研究局

范晓伟  教授  中原工学院

范  新  教授  同方人工环境公司

端木琳  教授  大连理工大学    

秘书长  住房和城乡建设部人事司担任

    截止至2015年5月,全国已有183所院校设置了“建筑环境与能源应用工程”专业。

根据2014年7月在大连理工大学举行的第六届委员会第二次会议安排,专业指导委会于2015年8月28日至29日在太原理工大学举办了高等学校建筑环境与能源应用工程学科青年教师培训活动。该活动由太原理工大学环境科学与工程学院承办。

    本次青年教师培训活动邀请了本学科国内著名学者清华大学朱颖心教授、西安建筑科技大学李安桂教授、天津大学张欢教授、同济大学高乃平教授、重庆大学白雪莲教授、广州大学冀兆良教授等为建筑环境与能源应用工程专业青年教师进行培训, 包括教学观摩、经验交流、教学方法探讨、人才培养方法等。

    其中,广州大学冀兆良教授结合“冷热源工程”课程、重庆大学白雪莲教授结合“建筑环境学”课程、同济大学高乃平教授结合“工程热力学”课程进行了观摩教学;西安建筑科技大学李安桂教授作了题为“课程之间内在联系与教学组织”的交流报告,天津大学张欢教授作了题为“点亮心灵、启迪智慧——如何将全面素质教育融入课堂教学”的交流报告;专业指导委员会主任委员、清华大学朱颖心教授与青年教师分享了多年的教学经验。培训活动将与会人员分成六组,对教学方式方法、教学中存在的常见问题等进行了充分讨论。会后承办单位组织参观了阳煤集团三矿电厂的能源站项目。

    该活动包括青年教师、有丰富教学经验的“老教师”等150余人参加。此类活动每两年举办一次。对于提高本专业青年教师的专业教学水平、强华专业教学能力起着重要的促进作用。

(相关资料由杜震宇教授提供)

第23届人环奖获奖名单

第23届“全国高等学校人工环境科学奖”专业基础竞赛获奖名单

奖项

姓名

学校

 

一等奖

牟迪

同济大学

高宇

辽宁科技大学

李金声

西南科技大学

唐敏

湖南大学

 

 

二等奖

渠永通

重庆大学

范晓宙

哈尔滨工业大学

贺肖杰

西安建筑科技大学

张宇峰

太原理工大学

宋加龙

苏州大学

张华

中国矿业大学

宋晨菲

山西大学

 

 

 

三等奖

薛雨凝

华东交通大学

刘效辰

清华大学

陈政

南京理工大学

盛元凯

湘潭大学

何闯

南昌大学

张馨

广东海洋大学

杜翔宇

华南理工大学

王园园

兰州交通大学

郭占闯

华北理工大学

芮丽燕

上海理工大学

黄云飞

西南石油大学

陈思华

东华大学

王双妮

大连理工大学

刘玉萍

河北科技大学

曹耕硕

山东农业大学

张慧

山东建筑大学

林雪银

北京科技大学

郭焯明

广东工业大学

姚桂泽

仲恺农业工程学院

吴经伟

江苏大学

邓庭煊

郑州大学

章栋

长沙理工大学

成雄蕾

河北工程大学

 

 

优秀奖

吴柱

福建工程学院

姚丽

中原工学院

王冉

西南交通大学

范峻雨

解放军后勤工程学院

蔡皖龙

西安交通大学

李祺

浙江大学

刘德兆

广东石油化工学院

郑健雯

集美大学

陈圆圆

江苏科技大学

张浩

北方工业大学

范兴泉

北京建筑大学

胡笑笑

北华航天工业学院

王少康

天津工业大学

邹阳

湖南科技大学

曹彦宾

河南理工大学

张宇

安徽建筑大学

王宇晨

北京联合大学

赵莹莹

新疆大学

陶雪婷

湖南工业大学

孙文

长安大学

黄成武

桂林电子科技大学

郭佳伟

扬州大学

曹宇

南京航空航天大学

丁鹭

沈阳城市学院

 

一、建筑环境的基本科学概念

    建筑环境与能源应用工程专业的任务就是要为人类创造健康、舒适、高效的用于生活、工作活动的建筑环境和生产工艺要求的建筑环境,同时实现最高效率地利用资源、最低限度地影响地球环境的目的。那么我们首先需要搞清楚的是人类到底需要什么样的建筑环境。

    在建筑领域,“建筑环境”这个术语在不同的专业有着不同的含义。对于室内装饰设计专业来说,“建筑环境”主要意味着美学环境,其度量靠的是人的主观感受。对于建筑设计专业来说,“建筑环境”涉及建筑的空间设计,除了其相关的美学环境以外,可以用空间尺度来进行客观度量。而对于我们建筑环境与能源应用工程专业来说,“建筑环境”指的是在建筑围合、半围合空间中的热湿环境、空气品质、声环境、光环境。这些环境的优劣是可以用物理参数、化学参数和微生物参数等客观参数作为评价指标来进行定量描述的。实际上很多非建筑的围合环境,如交通工具(飞机、汽车、轮船、航天器、潜艇等)的内部环境也有相同的问题,不同的只是它们的外部环境具有各自的特点,也就是对室内环境的影响因素有所不同而已。所以这些全都是我们这个专业研究的对象,更准确地说,我们要研究的不只是建筑环境,而是所有围合空间的Built Environment——人工环境。

 1、本专业需要涉及的基本科学概念

    在这些环境参数中,最直接影响人们的生活品质的首先是热湿环境,因为具有适宜的热湿环境是人类生存的必要条件。所以从将近一个世纪前,人们就开始研究人体热舒适理论,即研究人体对各种不同的热环境的反应是什么样的,在什么条件下人们才会感到舒适,逐渐形成了人体热舒适理论。

    我们在研究建筑室内热湿环境的时候,还必须关注室外气候。因为室外气候是影响室内热湿环境的最重要的因素之一。针对不同的室外气候,为建筑采取的应对策略也是不同的。第一章中就介绍了人类在不同的地域气候条件下为了创造宜居的室内环境采取了不同的建筑气候策略,因而导致地球上不同的地域建筑特征的千差万别。因此,我们需要对不同地域的室外气候特征,以及这些气候特征是怎么样影响建筑环境的有比较清晰的了解。为了描述一些地域气候的共性,人们提出了气候分区的概念,把具有类似气候特征的地域划分为同一个气候分区。一般来说,同一个气候分区中的建筑具有类似的热工性能,在建筑设计上具有类似的气候应对策略。因此,我们还需要掌握一些气候分区的规定和划分的方法。

    为了控制建筑的热湿环境,其实建筑环境工程师们面对的处理对象主要的我们周围的空气。但这些空气从严格科学定义的角度上来说,应该称作“湿空气”,因为空气中不仅含有氧气、氮气等主要的气体成分,而且还含有水蒸气。水蒸气的含量有时低有时高,所以才会使得人们觉得有时干燥有时潮湿。所以我们不仅需要调节空气的温度,而且还需要调节空气的湿度,即有时需要除湿,有时需要加湿。但是空气的温度和湿度在变化时往往会互相牵制,使得人们并不容易达到目的。怎么样才能把空气的温度和湿度都处理到居住者需要的水平呢?所以我们还需要掌握湿空气的物理性质,才能够找到适合的方法来达到调控空气温度和湿度的目的。

    人们盖房子是为了创造一个空间,在这个空间中人们可以营造自己需要的与室外不同的环境。但房子的墙、门窗、屋面、地板都不是绝热的。房子的墙、门窗、屋面、地板被统称为“围护结构”。热量会通过围护结构从室内传到室外,或者从室外传到室内,所以才使得人们需要给房间供暖,或者开空调给房间降温。需要给房间供暖需要的热量叫做热负荷,需要给房间降温需要的冷量叫做冷负荷。到底应该给室内供多少热,或者供多少冷,是需要经过计算的,否则就无法知道应该为建筑设置多大的供热供冷设备才能满足要求。所以建筑环境工程师还需要对围护结构的传热性质了如指掌,才能准确地算出通过围护结构会传递多少热量,同时还能够帮助建筑师选择适合的围护结构材料,以避免建筑的冷热负荷太大而不节能。

    室内空气品质是有关人体健康的最重要的建筑环境要素,是近三十年来人们关注的对象,而且越来越受到重视,而之前并不是人们关心的重要问题。室内空气品质下降主要是因为新型合成材料和散发有害气体的电器产品在现代建筑中大量应用;为了节能,增强建筑密闭性导致进入室内的新鲜清洁的空气(工程上称为新风)量不足;室外空气污染致使我们丧失改善室内空气品质的基本条件。

建筑环境中还有声环境和光环境,也是我们需要关注的问题。我们需要避免室内环境控制系统在室内产生不愉快的噪声,我们还可能采用一些主动的方法来对抗一些无法消除的噪声,或者创造令人愉悦的声环境。照明灯具往往需要消耗大量的能源,同时又会在夏季给空调系统带来更大的负荷,导致建筑能耗的双重增加。这些都是我们需要解决的问题。

同样关注建筑热、声、光环境的另一个专业是大家可能都听说过的建筑物理专业。建筑物理是建筑学一级学科下的一个二级学科,目前已经改称作“建筑技术”专业,与建筑环境与能源应用专业具有类似的学科基础,但前者关注的是建筑物本体的性能,即被动式的环境调控方法,而后者则会更多地运用主动的手段如采用空调、通风和采暖设备系统等去调控环境。

    绿色建筑是近十几年来大家越来越关注的话题,到底什么是绿色建筑?又与我们这个专业有什么关系?与我们那些专业基础和专业技术有关?本章也会就这个问题给予简介。

   2、人需要的建筑热湿环境

    人类是一种高度复杂的恒温动物。人体的生理机能要求体温必须维持近似恒定才能保证人体的各项生理功能正常,所以人体的生理反应总是尽量维持人体重要器官的温度相对稳定。因此,自从人类在世界上出现以来,寻求和创造适合生存的热环境一直是人类的一个重要任务,也是保证人类能够在地球上繁衍下去的一项重要任务。

在人类还没有掌握用火和有效地保存火种之前,其生存范围主要局限在热带雨林和热带草原的交接地带。热带雨林主要分布于赤道南北纬 5~10°以内的热带气候地区。其气候特点是全年高温多雨,无明显的季节区别,年平均温度在 24℃以上,最冷月平均温度在18 ℃ 以上,极端最高温度多数在 36 ℃ 以下。年降水量通常超过 2000mm,全年雨量分配均匀,常年湿润。

    人类在漫长的进化过程中,形成了适应气候变化的生理机能。人体为了维持正常的体温,必须使产热和散热保持平衡。在炎热的环境中,人体会通过提高皮肤温度和促进出汗液蒸发来带走热量;而在寒冷的条件下,人体会收缩皮下毛细血管来减少体表层的血流量,或者通过冷颤来增加代谢率以保持体温。由于人类的祖先生活在热带雨林,因而人体对偏热环境的适应能力显著胜于偏冷环境。即使是闷热潮湿的气候,如极端最高温度在36 ℃ 以下热带雨林气候,也至多使人感觉不适,一般不会造成生命危险。因为在这种条件下,人体可以通过出汗蒸发散热来维持体温处于正常范围。但如果将人裸身置于寒冷环境中,例如气温接近0℃的环境,就很可能由于过于寒冷而濒临死亡,至少一些人体器官的生理功能会严重受损。在寒冷环境下,人体很难仅借助身体的热调节能力来维持正常的生存,而冷颤、血管收缩等调节方法仅能在小范围内产生作用,因此,必须借助服装、建筑或者生火等方法来维持体温不至于过低,以保护人体正常功能不会受损。

考古学家发现,人类活动的发展是从低纬度地区向高纬度地区扩展的。越是高纬度的地区,人类活动遗址的时间就越晚。在热带雨林,人类不需要建筑或者衣物就可以生存。当人类的活动逐渐向两极移动时,衣物是人类抵御寒冷环境的第一道屏障。伴随着人类活动向两极的移动,人类逐渐采用兽皮、树叶来覆盖身体,逐渐发展出各类织物,形成今日的服装。但在温带、寒带气候区,尤其是在寒冷的冬天,衣物并不足以为人类提供可靠的保障,只有作为掩蔽所的建筑物才有可能为人类提供适合生存和生活的热环境。因此可以说,建筑是人类适应相对寒冷气候的产物。人类从低纬度的热带雨林地区向寒带高纬地区逐渐迁徙的过程,利用建筑来适应不同气候,是人类适应与抗衡自然环境的最初体现。

建筑是人类与大自然(特别是恶劣的气候条件)不断抗争的产物。在功能上,建筑是人类作为生物体适应气候而生存的生理需要;在形式上,是人类启蒙文化的反映。因此,世界上比较古老的文明,如古埃及、古巴比伦、古印度和古代中国,都位于南北纬20°-40°之间,即所谓中低纬度文明带。从人类历史发展过程可见,人类的文明发展是与人类孜孜不倦地谋求适宜生存的热环境密切相关的。

在引入现代工业技术之前,人们已经懂得如何获得热量来保持居室温暖,因为通过燃烧燃料就可以达到目的。但为居室降温的手段却是非常有限的,如果没有机会获得天然冰的话,人们最多只能把室温降到室外温度的水平。然而在大部分情况下,取暖涉及到人类生存的问题,而降温更多的是涉及到人类舒适与健康的问题,受到关注的程度也有所不同。人们首先要先解决保证生存的问题,当经济发展到一定程度了,又会关注舒适的问题,再进一步就是关注健康的问题了。

二十世纪空调技术的发展,很大程度上提高了人们的生活品质。随着空调在生产、办公、居住环境中的普遍应用,设计人员急需了解室内环境参数应该控制在怎样的范围内,才能使得居住者感到满意,所以就出现了热舒适标准应该怎么制定的问题。

“人体热舒适”主要研究人对周围环境是“冷”还是“热”的感觉,以及对热环境的满意与否,即热舒适。因为人体热感觉和热舒适是不能用任何直接的方法来测量,只能通过邀请受试者在特定环境里回答关于冷热刺激与自己感受的关系问卷才能获得。但是,由于受遗传和生长环境的交互影响,人的个体之间在生理和心理方面存在着显著的个体差异。人们经常可以看到在同一个季节或者在同一个环境中,有人穿得短衣短裤不觉得冷,有人穿毛衣外套也不觉得热。甚至同一个人在不同时间处于同样的热环境下也可能产生不同的感觉,其影响因素非常复杂。这种复杂性是由人体的生理和心理交叉影响的特点决定的,这就使得对人的热舒适感的研究变成一个很复杂的课题,不像一般的物理实验或者化学实验那样有很强的结果重复性和明确的结论,而是需要大量的统计数据,还要对实验数据进行很多处理才能得到比较确定性的结论。

对热舒适标准的探讨早在20世纪初就开始了。最早人们通常把注意力放到温度上,以为只有温度影响人的冷热感觉。之后才逐渐认识到热辐射、风速和湿度对人体的舒适性也有影响。因此,人们就开始把这些参数组合在一起,通过实验室的受试者人体实验,来确定这些参数在人体热感觉方面的影响程度。例如,把干球温度和辐射组合在一起的“合成温度”,把干球温度、空气流速和湿度综合在一起的“有效温度”等等。当然,这些热环境的物理参数必须与人体本身的代谢率和衣着的热阻水平结合在一起共同对人体的热感觉发生作用。迄今为止,现有的研究成果揭示了影响人体热舒适主要有六个要素,即空气温度、湿度、风速、辐射(在室内就主要是远红外辐射)、着装量和活动量。除了大家都知道的温度越高会越热以外,潮湿会导致偏热的环境感觉更闷热,而在偏冷的环境感觉更冷。此外风速越高人会感到越冷,热辐射越强人就感到越热。人本身的状态也是重要的因素,比如着装厚重或者活动量大,人就会感到热。

由于人的个体差异很大,同一个人也有可能由于身体或者精神的条件变化而感觉有所变化,但这些差异都是正态分布的,或者说特殊的人总是少数群体。所以需要通过大量对不同受试者的测试,得出绝大多数人的平均热感觉来作为人体对一个环境参数组合的冷热评价的结论。

由于人体的热感觉和热舒适的程度受多个独立参数影响,人们又希望了解每一个独立参数的影响程度,例如湿度的影响有多大?辐射的影响有多大?因而人们不得不在实验中把一个个独立参数对结果的影响隔离开来进行研究,即只允许在不同的实验工况中改变一个参数的设置,其他参数均控制不变,这样就可以通过每个实验工况的结果知道这些单个的参数对于人体热舒适来说有多大作用了。在实验中,所有的参数都必须是稳定不变的,即所谓的稳态工况。由于受试者存在非常大的个体差异,而研究成果却要求是确定的和定量的,所以只能采用统计学意义上的概念如平均值、接受百分比、满意率等来描述人群的整体感觉,或者大部分人的感觉。因此,目前国际上正式发表的环境参数对人体热舒适影响的研究成果绝大部分都是稳态工况下的实验研究成果,而且被公认为经典并被纳入标准的也都是稳态热环境下人体热舒适的研究成果。目前空调采暖设计都是依据这些标准来做的。不过实际上我们所处的实际环境很少有参数稳定不变的,绝大部分都是处在变动的过程。在变动的动态热环境中人体的热舒适情况是怎么样的,还处于研究的起步阶段。由于动态热环境比稳态热环境的影响因素更复杂,因此研究的难度要大得多。

使用空调所引发的一些人体健康与舒适问题也引起了研究者的关注。长期在空调环境下生活,会削弱人体对偏热环境的耐受能力,增加机体生理调节系统的负担,从而使人体出现各种不适的生理性反应和感觉,是引发病态建筑综合症的重要原因。中国疾病预防控制中心曾于2000年、2001年在我国江苏和上海对使用空调的人群和不使用空调的人群进行了流行病学调查,发现包括神经和精神类不适感、消化系统类不适感、呼吸系统类不适感、皮肤黏膜类不适感在内的12类人体常见不适感,空调人群的发生率均高于非空调人群,且特别明显地表现在暑期“伤风/咳嗽/流鼻涕”的发病率上;使用空调的人群对热的耐受力较不使用空调的人群要差;缺乏热适应经历的人群在注意力、反应速度、视觉记忆和抽象思维方面均表现较差。很多已经公开发表的研究成果也表明,空调环境过低的室内温度和较大的室内外温差是引起病态建筑综合症的主要因素。这些研究成果还指出病态建筑综合症或者“空调病”与长期使用空调导致的人体热适应能力、热应激能力衰退有关。怎么样避免这些问题,也是我们需要研究的问题。

所以我们这个专业要面对这些问题,要认识这些问题,还要解决这些问题。除了现有已经成熟的热舒适标准以外,由于有很多具有新功能的建筑出现,其中的室内环境标准怎么制定还需要进一步探讨。目前我国很多热环境设计标准都是参照国外成果制定的,但他们的采用的受试者基本都是欧美人种,因此对中国人是否适用也是存疑的,因为很多研究已经证明了人种和气候适应性会导致差别很大的热舒适需求。所以我们一方面要学会用好现行的热舒适标准,另一方面还要进一步开展深入的研究,发展和完善我国的热舒适标准体系,不仅对设计有帮助,而且对空调采暖设备的开发、生产、运行控制也有关键的作用。另外,由于室内热环境标准对建筑的暖通空调能耗影响很大,因此热舒适的问题不仅影响室内环境品质,而且还会影响建筑能耗。

 3、 关于室内空气品质

室内空气品质(Indoor Air Quality, IAQ)是指空气的成分以及各成分的浓度是否满足室内人员的舒适与健康的要求,空气的成分及其浓度决定着空气的品质。现代社会中人们约有90%的时间在室内度过,所以室内空气品质是至关重要的。清新的室外空气是维持室内空气品质的基本条件,因此室外空气品质也是同等重要的。

室内空气的品质既取决于室内产生的污染物的多少,也受室外空气品质的影响。当室内产生污染物的时候,人们第一个反应就是打开门窗通风换气,稀释污染物并排到室外。即便是不打开门窗换气,建筑必须有室外空气进入室内的通道和室内空气排出的通道。绝大部分的门窗也不会是密不透风的,必然有室外空气从一些门窗缝隙渗入,同时有等量的室内空气从另一些门窗缝隙渗出。为了保证室内人员的卫生要求,必须向建筑内部输入一定量的室外新鲜清洁的空气(工程上称为新风)。如果自然渗入的新风量不够,则需要采用机械系统往室内送足量的新风。如果室外空气的品质也不够好,就必然影响室内的空气品质。

空气中如果存在有毒有害物质,可能会影响人体健康,并导致人生病,这样的空气品质必然是不合格的。空气中有些物质浓度很低,并不会导致人生病,但其具有令人很不愉快的异味,影响人的心境,甚至令人产生精神上的不适,所以同样也会被看做有害的污染物。有毒有害的物质包括气体污染物、可吸入颗粒物、微生物等,类型覆盖了化学污染、物理污染、生物污染和放射性污染。这些有毒有害物质在空气中的浓度是有卫生限值的,如果超过这些限值,就必须进行净化,否则人员不能在其中逗留。净化的手段包括清除和稀释。“稀释”是用清洁的空气把室内空气的污染物浓度稀释,使其降低到健康要求的限值以下。这就需要向室内输送新风,并将室内污染了的空气排到室外,即“通风”。通风是改善室内空气品质的建筑环境基本技术。尽管“通风”听起来很容易,但实际上并非只要向室内通入足够量的新风就能解决问题了,如何针对污染源和保障区来组织通风气流是非常重要的。如果只强调建筑节能而未考虑保护和改善室内空气品质,就会因建筑密闭性增强而导致新风量不足。通风系统设计不合理,甚至没有设计,或者运行管理不合理,使通风效率下降,浪费新风资源,也是一个很大的问题。另外,室外空气污染致也会使我们丧失改善室内空气品质的基本条件。在节能的约束条件下,改善室内空气品质是通风面临的最大挑战。“清除”是采用物理、化学或者生物的手段来去除掉空气中的污染物,目前已经有很多种类的去除空气污染物的方法、技术手段和产品。我们这个专业的学生就是要了解空气污染物对人体危害的机理和室内空气品质控制的标准,并掌握各种稀释和清除室内空气中污染物的基本方法。

不过,室内空气品质领域还有很多问题没有权威的答案,或者还亟待研究者们开展深入的研究。目前大部分可以使人致病甚至影响安全的空气中的有毒有害物质的浓度限值是清晰的,但有些有害物的低浓度限值就不是非常清晰。这些有害物在低浓度的条件下可能并不会使人出现病理反应,但会产生一些不愉快的气味,或者使人觉得空气有不新鲜感而导致心理上的不适。还有一些污染物在低浓度的条件下并没有任何气味,但可能通过长期暴露才会对人体的健康产生影响,而这种影响目前也并不是很清晰。因为这些污染物可能在我们的生活空间里出现的历史还很短,人们还没有足够长的时间去观察和认识它的影响,而且任何一种因素对人体健康的长期影响本来就是一个需要非常长时间观测和研究的课题。还有一些污染物在低浓度下单一品种存在是对人体健康没有任何影响的,但是如果有多种污染物同时存在,就可能会对人体产生某种综合反应而影响人体的健康,或者导致嗅觉上的不适,但这些问题还远没有弄清楚。甚至怎么去定义空气到底新鲜不新鲜还没有公认的结论,因为有时空气中各种可测污染物均不超标,室内人员却依然抱怨不休,认为室内空气品质不好。所以空气中很多类型的污染物的低浓度限值应该如何确定、如何控制,目前还是一个有待进一步研究的问题。

室内空气品质问题是发达国家率先提出的。尽管绝大部分发达国家目前的室外空气品质都非常好,我们所知的对人体有害的污染物含量非常低,只要打开窗户充分通风换气,或者用空调通风系统引入足够量的室外新风,就能够获得非常好的室内空气品质。但是与室内空气品质相关的很多疾病和不适症状如哮喘病、呼吸系统过敏症等发病率在发达国家却很高,甚至高于绝大部分室外空气品质比较差的发展中国家,其中原因至今没有得到权威性的解释。也就是说,室内空气品质这个领域里还有很多未知问题值得人们去探讨。

对于已经清晰的空气中的有害物如何进行清除?多年来科研机构与产品生产企业的研究者们已经进行了大量的探索,针对各种各样空气中的污染物提出了不同的清除的方法。但除了一些经典的方法被公认有效以外,大部分的新方法对污染物的清除效果都不够确切,有的还被怀疑可能会产生有害副产物以致导致新的空气污染。

室内空气品质的问题不仅涉及室内人员的健康与舒适,与热环境控制一样对建筑能耗有着非常显著的影响。为了用室外新风来稀释室内污染物,可能需要引入大量的新风,尽管室外空气的温度可能太高或者太低。加热或者冷却这些新风需要耗费大量的能量。清除空气中的污染物可能也需要耗费大量的能量,比如用高效过滤器清除空气中的可吸入颗粒物,就会由于高效过滤器的空气阻力大而需要消耗大量的风机电能。如果室外新风中含有比较多的如PM10、PM2.5之类的污染物,但同时又需要引入室外新风来降低室内人体代谢出来的二氧化碳浓度并补充氧气,那么处理新风就要耗费更多能量了。所以也不能盲目追求大新风量来提高室内空气品质。因此,应该把空气品质控制在什么水平,采用什么办法来控制空气品质,都是值得深入研究的问题。

综上所述,室内空气品质的研究领域与历史悠久的热、声、光环境领域的研究相比要稚嫩得多,有着很多基础性的问题值得我们去探讨。这个研究领域又涉及很多跨学科的理论和专业知识,除了传统的物理与化学以外,还涉及了生理学、医学、生物学等领域的问题。因此需要同学们掌握好扎实的理论基础,才能在今后有所建树。

 4、生产工艺要求的建筑环境

建筑环境与能源应用专业除了要为人类的生活营造适宜的室内环境与室外微环境以外,还需要为人类的生产活动营造适宜的室内环境,主要是为生产工艺过程营造适合的温度、湿度、洁净度、气流等环境参数。生产工艺过程需求的室内环境参数与人员所需要的环境参数是有着很大差别的。人体对很多环境参数都有要求,可能影响舒适的环境参数很多,但对环境参数的控制精度要求不高。而生产工艺环境往往仅对一个或者两个环境参数有要求,但要求的精度却往往很高。比如恒温恒湿车间会要求对温度和湿度控制得很严,温度波动可能不超过±0.1℃,而舒适性空调环境往往温度偏移1℃以上人们才会觉察到。而超净厂房或者超净手术室则对空气中的悬浮颗粒物的数量有严格要求,甚至达到每立方米要求的悬浮颗粒物不超过多少粒为标准,而即便是高档的总统客房对悬浮颗粒物要求也远达不到这个水平。所以针对生产工艺过程的建筑环境营造的重点与一般为人员服务的环境营造的重点是有着很大不同的。

除了洁净室和恒温恒湿车间需要特别的环境控制以外,还有一些工艺环境需要特殊控制,比如冷冻冷藏需要的环境,例如食品或者农产品的冷藏保鲜库,需要一直维持内部温度在零下十几度以下。这样对其环境控制设备系统以及冷藏保鲜库外壁的保温性能都有特殊的要求。此外,还有一些环境对气流速度有严格要求,例如乒乓球和羽毛球的比赛场馆对气流速度有严格的限制,否则就会影响比赛成绩。

一般来说,这类服务于生产工艺的环境首先要求必须保证满足工艺要求,节能是放在第二位的。但是这种工艺环境的控制往往需要消耗大量的能源,所以如何才能在保证工艺要求的前提下降低能源消耗,是我们应该重点研究的问题。

5、 关于绿色建筑

“绿色建筑”来自于英文的Green Building。现在广为人知的类似术语还有“生态建筑”(Eco-building)、“可持续建筑”(Sustainable Building)、“低碳建筑”(Low Carbon Building),甚至还有“零能耗建筑”、“零碳建筑”、“净零能耗建筑”等。实际上“绿色建筑”的最准确表述是“可持续建筑”,表示这个建筑对人类社会的可持续发展没有负面影响。但由于“可持续”这个词汇对于一般公众来说太生僻,因此“绿色建筑”就成为让公众比较容易理解和接受的词汇而流行了。

20世纪60年代,美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞(Paola Soleri)把生态学(Ecology)和建筑学(Architecture)两词合并为“Arology”,提出了“生态建筑”亦即当今“绿色建筑”的理念。20世纪70年代,石油危机的爆发,使人们清醒地意识到,以牺牲生态环境为代价的高速文明发展史是难以为继的。耗用自然资源最多的建筑产业必须改变发展模式,走可持续发展之路。1991年布兰达·威尔和罗伯特·威尔(Brenda and Robert Vale)合著的《绿色建筑:为可持续发展而设计》问世,提出了综合考虑能源、气候、材料、住户、区域环境的整体的设计观。1992年巴西的里约热内卢“联合国环境与发展大会”的召开,使“可持续发展”这一重要思想在世界范围达成共识。绿色建筑渐成体系,并在不少国家实践推广,成为世界建筑发展的方向。1993年国际建筑师协会UIA主办的国际建筑师大会发表了《芝加哥宣言》,号召全世界建筑师把环境和社会的可持续性列入建筑师职业及其责任的核心。1999年UIA在北京国际会议中心召开的国际建筑师大会发布了《北京宪章》,明确要求将可持续发展作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。

两千年前,古罗马的维特鲁威(Vitruvius)在其公元前一世纪发表的著作《建筑十书》中提出建筑三原则:坚固、适用、美观。其实这个理念已经反映了早期人们对建筑与自然环境之间如何达到可持续和谐关系的考虑,也是绿色建筑概念的朴素表达。

在50年代,我国提出了“党的建筑方针”是:适用、经济、在可能的条件下注意美观。改革开放后,我国政府又重提建筑方针是:适用、经济、美观。实际上,我国的建筑方针与维特鲁威的三原则是一脉相承的,反映了我国建筑界主流对建筑本质的一贯认识。

在上世纪国际建筑界提出绿色建筑这个概念的时候,我国也有少数学者对此给予关注,并着手开展研究和实践。1999年在北京召开并发布了《北京宪章》的国际建筑师大会对绿色建筑理念在中国的普及也起到了重要的推动作用。1999清华大学与麻省理工学院、东京大学合作,承担了国际可持续发展联盟AGS(Alliance for Global Sustainability)资助的国际合作项目,研究在中国发展可持续住宅建筑。2001年,全国工商联住宅产业商会与清华大学等高等院校合作,研究并发布了《中国生态住宅技术评估手册》,成为我国第一部完整的绿色建筑的评价体系的雏形。“绿色奥运建筑评估体系研究”课题在2002年10月立项,为科技部“科技奥运十大专项”之一,由北京市科委提供配套资金并具体负责,由清华大学牵头,汇集了中国建筑科学研究院、北京市建筑设计研究院、中国建筑材料科学研究院、北京市环境保护科学研究院、北京工业大学、全国工商联住宅产业商会、北京市可持续发展科技促进中心、北京市城建技术开发中心等9家单位近40名专家共同开展工作。该课题对国际上比较成熟的绿色建筑评价体系进行了深入的调研,汲取了包括英国的BREEAM、日本的CASBEE、美国的LEED等发达国家的绿色建筑评估体系的长处,并根据我国的资源、能源、气候特点提出了一系列新的评价指标。《绿色奥运建筑评估体系》成为我国发布的第一部体系和方法都比较成熟的绿色建筑评价体系,在很多奥运建筑的绿色设计和评价中发挥了很好的引导作用。

在这部2003年8月发布的《绿色奥运建筑评估体系》中,首次对中国的“绿色建筑”的概念进行了定义:“绿色建筑是指为人类提供健康、舒适的工作、居住、 活动的空间,同时实现最高效率地利用资源、最低限度地影响环境的建筑物”。

其后,在2006年发布的国家标准《绿色建筑评价标准》GB50378-2006中,对前述“绿色建筑”的概念进行了进一步的具体化定义:“在建筑的全寿命周期内,最大限度地节省资源(节能、节地、节水、节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。”在国标GB50378-2006中,把节省资源具体化为“节能、节地、节水、节材”,而且把节能放在了第一位,这是针对我国的资源特点和环境压力提出的。因此,绿色建筑的定义被简称为“四节一环保”,即“节能、节地、节水、节材”,加上保证健康舒适的室内外环境。

在“绿色建筑”的定义明确之前,社会上对于“绿色建筑”存在很多误读,这些误读往往被用来作为商业炒作的噱头。例如认为绿色建筑是绿化好的建筑、高档昂贵建筑、智能建筑、恒温恒湿建筑等。从上述对绿色建筑的定义就可以看出,绿色建筑与这些概念并无联系。实际上很多真正节能、节材的建筑是出于节省投资与运行费的目的才建成的。

在绿色建筑中,节能是一个重头任务,不仅是因为我国面临能源紧缺的压力,高能耗导致环境排放的压力增大也是重要的因素。因此,建筑环境与能源应用专业在绿色建筑领域中需要发挥重要作用,甚至发挥主导性作用,担任能源工程师的职责。其中第一个任务是发挥设计咨询的功能。在建筑设计阶段,能源工程师对建筑师提出的建筑设计方案的节能效果给出定量的评价,分析其原因,并为建筑师提供节能的改进设计方案;在暖通空调、照明、冷热源等用能系统的设计中,要利用各种模拟分析工具进行深入分析,提出低成本的、节能的、运行可靠的、最恰当的系统方案。这样就要求我们需要充分了解各种技术手段和产品在不同应用条件下的优缺点,做出最合适的选择。

 除了绿色建筑的设计咨询以外,能源工程师还能够在绿色建筑评价标识工作中发挥重要作用。在绿色建筑评价标识工作中,建筑能耗的评价是最为复杂的,需要非常专业的知识,需要运用各种能耗模拟工具,以及使用各种现场环境参数测试与能源效率测试的仪器设备。

能源工程师的第三个任务是在绿色建筑的运行节能中发挥重要作用。节地、节材的任务往往在建筑建成之后就完成了。但节能、节水却必须在建筑整个寿命期内的运行中体现的,尤其是用能系统(包括采暖、空调、通风、照明、生活热水、电梯等)。建筑本身的寿命超过50年,而其中的用能设备系统往往只有15~20年的寿命,因此在建筑的全寿命期内,用能系统不仅需要精心的维护,而且还需要经历数次更新、改造、升级。如果一个建筑的用能系统没有得到很好的运行维护,导致运行不节能,这个建筑哪怕设计得再好,也不能认为是一个绿色的建筑。而用能系统的优化运行,以便在保障室内环境品质的条件下达到最节能的目的,是要比用水系统的优化运行更复杂的任务。对现有的建筑用能系统进行故障诊断、能耗审计、节能改造,是比为新建筑设计用能系统更困难更复杂的工作,需要更深入的专业知识,需要更高水平的能源工程师。

综上所述,建筑环境与能源专业不仅能够在传统的暖通空调领域发挥重要作用,而且在需要跨专业合作的绿色建筑领域也要发挥关键性的作用。

二、建筑环境与能源应用工程专业的任务

    “建筑环境与能源应用工程专业”本科专业名称,对应的学科名称是“供热、供燃气、通风与空调工程”学科,“供热、供燃气、通风与空调工程”是本专业的硕士和博士研究生招生和培养的专业名称。建筑环境学是反映人-建筑-自然环境三者之间关系的科学,是了解人和生产过程需要何种室内外环境,掌握室内外环境形成的特征和影响因素,通晓改变或控制特别是室内环境的基本原理与方法,为创造人工环境提供理论基础。 

本学科虽然建立在热力学、传热传质学、流体力学等基础科学基础上,但是有自己独特的基础理论。这主要由于服务对象对环境特性的反应与对环境物理化学条件的需求。例如人体对室内热湿环境、气流状况以及空气成分的反应和满足室内人员健康与舒适所要求的室内物理化学参数;水果蔬菜的生理变化与室内热湿环境和气体成分的关系及能够长时间保鲜所要求的室内物理与化学条件;冻结的食品生理特性与室内物理化学环境的关系及储藏所要求的最佳室内环境;室内环境物理化学参数对各类工业生产过程的影响及要获得优质产品所要求的生产加工过程各环节的室内物理化学参数,等等。这些问题既涉及卫生工程学、采后生理学、储藏生理学、加工过程环境控制等多学科内容,又与人造空间的环境特性密切相关。无论哪类环境服务对象,都具有共同的研究与分析方法,由此形成共性的学科基础该学科与社会学、人-机工程学也有密切联系。

根据我国国情,结合不同经济发展水平的建筑能耗状况、生活方式及能源使用模式,采用不同的建筑节能技术,获得符合人类可持续发展的建筑室内环境营造方式。本学科的总体目标是创造的健康、舒适、节能的人工环境,旨在达到人类与自然的和谐(环境的适度要求,不可苛求)、建筑与自然的和谐(室内环境营造理念)、建筑与系统形式与生活模式的和谐(促进绿色行为模式),通过绿色生活方式和与之适应的建筑环境控制设备及系统形式实现未来的节能与低碳。承担着承担节能低碳、可持续发展的责任。

创造健康、舒适的工作与生活环境,提高劳动生产率

建筑环境与能源应用工程专业主要是以特定建筑空间(Built Environment)为对象,在充分利用自然环境条件基础上,采用人工环境工程技术,创造适合人类生活与工作的舒适、健康、节能的绿色建筑环境,创造满足工作、产品生产工艺及产品质量要求的环境。包括特殊应用领域人工环境(如交通运载工具的有限空间环境、地下工程建筑环境、农业生产环境、国防环境等)的营造和控制。

建筑环境由热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境组成。采暖通风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术,同时也包含对系统本身所产生的噪声的控制。

采暖、通风和空调这三部分是在长期的发展过程中自然形成的。虽然同为建筑环境的控制技术,但他们所控制的对象与功能有所不同。

目前,我国约400亿平方米的建筑采暖空调等室内环境控制方式应用面已超过80%,每年运行能耗占到我国总的能源消耗量的20%以上;温室大棚的发展和普及使各种蔬菜几乎都实现了全季节供应,农业工程科技的进步实现了人民生活水平的巨大改善;此外,食品冷藏链建设的飞速发展,极大丰富了百姓餐桌的同时,也成为食品安全保障的重要环节。据不完全统计,我国人工环境产品制造、工程实施和运行管理,已经形成一个总产值超过每年1万亿元的领域,因此对国民经济、对人民生活、对工农业生产以及对高科技探索都有重要影响。 

 控制生产工艺环境,提高生产效益

空调工程师们通常把空气调节的应用大致分为“舒适性应用”和“工艺过程性应用”。

舒适性应用的目的是,在室外气候状况或室内热负荷不断变化的情况下,提供一个在人类偏好范围内保持相对恒定的建筑室内环境。

空调使得建造进深较深的建筑成为可能,否则要使用自然通风来满足内部空间对新风的需求,就需要将建筑物间的较狭窄或建造天井。对于不同的建筑形式,舒适性应用也是不同的,可以分成以下几种:

  • 低层住宅建筑,包括独院住宅,套楼公寓和小的公寓建筑
  • 高层住宅建筑,比如说高层学生公寓和公寓大楼
  • 商业建筑,包括办公,购物商场,商业中心,饭店等
  • 公共建筑,包括医院,政府机关,学校等
  • 工业建筑中工人所要求的热舒适。

除建筑物之外,空调也可以用在多种交通工具上——汽车和其他的路上交通工具,火车,舰船,飞机和宇宙飞船。

工艺过程性应用的目的是为正在进行着的过程提供一个舒适的环境,不管内部热负荷和湿负荷以及外部天气的状况。虽然经常在舒适范围内,它是整个过程的决定条件,而不是人类偏好的需要。这些工艺过程性应用包括:

  • 医院手术室中为了减少感染,将空气洁净处理到很高的程度,为了防止病人脱水要进行湿度控制。虽然温度经常在舒适范围内,一些专业的过程,比如说心脏直视手术需要低温(大约18 °C, 64 °F)的环境,而新生儿需要温度相对较高(大约28 °C, 82 °F)的环境。
  • 集成电路、药物等生产的洁净室,为了保证工艺过程的成功,对空气的洁净度和温湿度控制的要求特别高。
  • 繁殖试验动物的设备。因为许多动物通常在春季繁殖,全年将它们放在类似春季的的环境中,这样,这些动物就会一年到头都在繁殖。
  • 飞机空调。虽然空调的目的在于为乘客提供舒适和冷却设备,但是飞机空调提出了一种特殊的挑战,因为随着高度的变化,室外空气的密度、湿度和温度也都在变化。
  • 数据中心、纺织厂、物理实验设备、农业种植、核设施、化学和生物实验室、矿山、工业环境、食品烹饪和加工区域等

舒适性应用和工艺过程性应用的目的是不仅要控制温度,还要控制湿度,空气品质以及空间中空气的流动。

根据我国国情,结合不同经济发展水平的建筑能耗状况、生活方式及能源使用模式,采用不同的建筑节能技术,获得符合人类可持续发展的建筑室内环境营造方式。本学科的总体目标是创造的健康、舒适、节能的人工环境,旨在达到人类与自然的和谐(环境的适度要求,不可苛求)、建筑与自然的和谐(室内环境营造理念)、建筑与系统形式与生活模式的和谐(促进绿色行为模式),通过绿色生活方式和与之适应的建筑环境控制设备及系统形式实现未来的节能与低碳。承担着承担节能低碳、可持续发展的责任。

三、建筑环境与能源应用工程专业的课程体系

课程体系是实现知识体系教学的基本载体,专业核心课程是对应本专业知识领域设置的必修课程。本专业规范鼓励各院校根据本校实际情况(学校学科体系、地域或行业的人才需求、设置的专业方向、师资的结构与水平、生源与知识基础)进行课程体系重新设置。但要注意设置的课程体系必须涵盖本专业要求的知识领域、知识单元及其核心内容,课程名称及其内容组合可根据各校的具体情况进行合理的设置,并明确给出本专业的核心课程以及其它课程需完成的教学任务、相应的学时和学分。

课程教学的基本设置

建筑环境与能源应用工程专业的知识体系的课程教学的基本设置见表1。

主要的课程教学类别包括:通识知识;自然科学和工程技术基础知识;专业基础知识;专业知识。每类课程教学附有教学的主要课程,这些课程为本专业的基本课程。课程教学的学分按每16学时核计1个学分进行计算。

通识知识、自然科学和工程技术基础的知识课程教学一般由学校统一安排,本专业主要承担专业基础知识、专业知识的课程教学。

表1  专业的知识体系与教学类别的关系

序号

教学类别

主要知识领域和知识单元

1

通识知识

外国语、信息科学基础、计算机技术与应用

政治历史、伦理学与法律、管理学、经济学、体育运动及军事理论与实践

2

自然科学和工程技术基础知识

数学、普通物理学、普通化学

画法几何与工程制图、理论力学、材料力学、电子电工学、机械设计基础、自动控制基础

3

专业基础

知识

工程热力学、传热学、流体力学、建筑环境学、热质交换原理与设备、流体输配管网、建筑概论

4

专业知识

室内环境控制系统、冷热源设备与系统、燃气储存与输配、燃气燃烧与应用、建筑设备系统自动化、建筑环境与能源系统测试技术、工程管理与经济

 

核心课程

    本专业主要知识领域相对应的推荐的核心课程见表2,相关基础学科核心课程7门,本学科专业核心课程11门。

 

表2 本专业主要知识领域相对应的推荐的核心课程

序号

知识领域

核心课程(HX)

相关基础学科(J)

本学科专业(Z)

1

热学原理和方法

 

ZHX1.1工程热力学

ZHX1.2传热学

ZHX1.3热质交换原理与设备 

2

力学原理和方法

JHX2.1理论力学

JHX2.2材料力学

ZHX2.4流体力学

ZHX2.5流体输配管网

3

机械原理和方法

JHX3.3机械设计基础

JHX3.4画法几何与工程制图

/

4

电学与智能化控制

JHX4.5电工与电子学

ZHX4.6建筑设备系统自动化

5

建筑领域相关基础

JHX5.6建筑概论

ZHX5.7建筑环境学

6

建筑环境控制与

能源应用技术

/

ZHX6.8 建筑环境与能源系统测试技术

建筑环境方向:

ZHX 6.9A 室内环境控制系统

ZHX6.10A冷热源设备与系统

建筑能源方向:

ZHX 6.9B 燃气储存与输配

ZHX6.10B燃气燃烧与应用

7

工程管理与经济

/

ZHX7.11 工程管理与经济

8

计算机语言与软件应用

JHX8.7计算机语言软件应用

/

注:HX—核心课程;ZHX—专业核心课程;JHX—相关基础核心课程

四、建筑环境与能源应用工程专业执业范围

建筑环境与能源应用工程专业的毕业生可以执业的工作领域包括工程设计、工程监理、工程施工、设备系统运行管理、技术咨询服务、建设项目管理、空调供热制冷设备的生产和研发、营销、教育、科学研究、投资开发、政策法规制定与管理等。

1、工程设计

工程设计是指在工程建造之前,设计者按照建造任务,把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题,事先作好通盘的考虑,拟定好解决这些问题的方案、方法,用图纸和文件表达出来,作为备料、施工组织工作和各工种在建造工作中互相配合协作的共同依据。从而便于整个工程在预定的投资范围内,按照预定方案顺利完成。

建筑环境与能源应用工程设计包括供暖工程设计、热网工程设计、通风除尘工程设计、空调工程设计、冷热源工程设计、冷库设计、室内给排水工程设计、高层建筑防火防排烟设计,以及燃气工程设计。

供暖工程设计

冬季室外气温比较低,为满足人们工作和生活的要求,室内应设置供暖设施,以保持室内所要求的温度。供暖工程设计任务主要是确定供暖方案、构成系统和设备选型等。首先要确定室内外设计参数、供暖热媒种类及热媒设计参数,通过计算和分析建筑热负荷,选择合理的供暖系统形式和大小、散热设备种类型号和安装方式,并进行系统水力计算、管道确定和系统设备附件的选择计算,最后绘制施工图。

热网工程设计

热网是连接热源和热用户的室外管网,其作用是将热源产生的能量通过热媒安全、经济、有效地输送、分配给各热用户,满足其生产和生活需要。热网工程设计的主要任务是根据用户的需求确定热网的热媒种类、参数及用户与管网的连接方式;合理布置管网及管道敷设方式,通过管网水力平衡计算确定各管段的管径,并将热量按需求输送给各个用户。在热网工程设计中遇到最多的就是水力失调现象,如何避免管网水力失调、提高管网水力稳定性是热网工程设计需要解决的重要问题。

工业通风设计

所谓通风就是更换空气,用通风换气的方法改善室内空气环境,将室外新鲜空气经过处理送入室内,同时排除室内污浊空气,从而保证室内空气的新鲜和洁净程度。通风工程又分为工业通风和空气调节两部分。

工业通风的主要任务是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿空气,创造良好的生产环境和保护大气环境。工业通风设计的主要任务是根据工艺特点选择通风方式;集气罩的设计;除尘系统的选择和设计;通风管道的设计等。

下面要讲的空气调节是更高级的通风形式,其作用主要是创造室内一定温度、湿度、风速和空气洁净度的空气环境。

空调工程设计

空调顾名思义就是空气调节,目的是通过处理过的空气送入室内对室内气候环境进行控制,使室内空气的温度、相对湿度、压力、洁净度和气流速度等保持在一定的范围内,以满足人们生活和生产等活动对室内气候条件要求的一项技术措施。广义的空调工程是包括通风和供暖工程,或者说空调技术是采暖和通风技术的进一步发展。空调工程设计包括设备选择、空调风系统设计和水系统设计。风系统设计的任务主要有确定空气处理方法,设计空气输送和分配系统;水系统设计的主要任务是冷冻/冷却水输配计算;制定运行调节方案。

净化空调是除去空气中的有害气体、灰尘颗粒、浮游离子等,达到洁净室所要求的洁净等级净化设备。净化空调设计是针对空气洁净度有特殊要求的场合进行的空调设计,除了满足常规空调系统的要求外,还要特别控制空气中污染物的指标。

冷热源工程设计

冷源就是为用户制造及提供冷冻水的设施。冷源的设计任务是根据用户冷负荷确定冷水机组容量和台数;设计冷冻水输送系统;确定冷冻水泵;选择冷却塔,设计冷却水循环系统,确定冷却水泵;设计其它附属设备。

就一个供热系统而言,锅炉通常作为集中热源,通过燃烧煤、燃气或燃油制备热水(或高温蒸汽),并通过热力管网输送给各个用户,以满足生产工艺或生活供暖等方面的需要,因此锅炉是供热热源。锅炉房设计包括燃料的选择;锅炉容量和台数的确定;给水设备和水处理设备及系统设计;汽水管道设计;烟道、鼓风机、引风机设计;燃料贮存和输送系统设计;除尘系统设计;监测控制仪表系统的设计;其它附件设计。

热泵技术时一种典型的冷热源工程。一般情况下,冬季热泵可以提供采暖和生活用热水,夏季可以作为冷水机组使用,实现一个机组同时作为冷源和热源。因此,热泵技术在我国的民用建筑中得到广泛应用。热泵系统的设计与一般空调冷水系统设计类似,根据用户冷、热负荷确定热泵机组容量和台数;设计热泵的冷凝器侧和蒸发器侧的水输送系统;确定相应的水泵型号和台数;设计其它附属设备。

冷库设计

冷库设计包括库容计算;库房布置;库房围护结构设计;冷负荷和冷却设备确定;气流组织和通风换气设计;制冷管道设计;制冰和储冰系统设计;制冷机房的采暖通风设计;地面防冻设计等。

室内给排水工程设计

室内给排水设计包括给水设计、排水设计、热水供应设计和设备选择计算等。

高层建筑防火防排烟设计

建筑物一旦发生火灾,消防系统就要为室内人员的逃生提供有利条件。在消防系统中本专业也要负责其中的一部分—防火、防排烟设计。各类建筑都要划分防火、防烟分区,每个分区都要进行必要的控制。典型的控制形式有:楼梯间、前室的正压送风系统,内走道的排烟系统,室内的机械排烟、自然排烟系统,中庭排烟系统,地下车库防排烟系统等。例如楼梯间、前室正压送风系统中,送风风机与火灾报警装置连锁。当发生火灾时报警装置发出动作信号,风机启动向楼梯间和前室送风,使楼梯间和前室处于正压状态,并要求楼梯间正压大于前室正压。这样可形成“楼梯间-前室-逃生走廊”压力梯度,阻止火灾产生的烟气进入楼梯间,给人员安全逃生赢得时间。

2、施工安装

施工安装技术是本专业的实践环节,每个工程项目由设计院提供设计施工图纸,而施工安装过程就是对设计内容的实际体现,在这过程之中也要求施工技术人员掌握本专业一定的知识。

随着生产力发展和科技进步,人民生活水平的提高,国民经济各个领域都离不开本专业技术的应用,并在经济建设中占有重要地位,已成为基本建设项目的重要组成部分。它必须经过施工安装才能形成工程设施,为生产和生活服务。而施工安装技术水平的高低和施工质量的好坏,又直接影响着设施的作用发挥和工程的投资效益。这就要求我们从事暖通空调工程专业的人员具有较高专业理论知识和实践技能,不断地发展和提高本专业施工技术水平,以适应国民经济高速发展地需求。

施工安装工程包括:施工组织;工程概预算;非标准设备加工;设备、管道安装;保温、防腐;工程调试等。各个环节都要做到对设计内容的体现,以达到所要求的设计效果。

 

3、工程建设监理

工程建设监理是针对工程项目建设社会化、专业化的建设监理单位接受业主的委托和授权,根据国家批准的工程项目建设文件、有关工程建设法规和工程建设监理合同,以及工程建设合同所进行的旨在实现项目投资目的的微观监督管理活动。

根据工程建设的客观需要,监理单位在不同的工程建设阶段的主要工作内容如下:

(1)、投资决策阶段

  • 协助委托方选择投资决策咨询单位,并协助签订合同书;
  • 监督管理投资决策咨询合同的实施;
  • 对投资咨询意见评估,并提出监理报告。

(2)、工程建设立项及可行性研究决策阶段

  • 协助委托方选择工程建设立项决策咨询单位,并协助签订合同书;
  • 监督管理投资决策咨询合同的实施;
  • 对投资咨询意见评估,并提出监理报告。

(3)、工程建设设计阶段

  • 提出设计要求,组织设计方案竞赛和评选;
  • 协助选择勘察设计单位,协助签订勘察设计合同并监督合同发行;
  • 审查设计文件和设计概(预)算,验收工程设计文件。

(4)、工程建设施工招标阶段

  • 协助业主编制招标文件;
  • 协助评审投标书,提出投标意见;
  • 协助业主签订承包合同。

(5)、工程建设施工阶段

  • 协助建设单位与承包单位编写开工报告;
  • 确认承包单位选择的分包单位;
  • 审查承包单位提出的施工组织设计、施工方案和施工进度计划,提出经济修改意见;
  • 审查承包单位提出的材料和设备清单及其所列的规格和质量;
  • 监督、检查单位严格执行工程承包和工程技术标准;
  • 调解建设单位与承包单位之间的争议;
  • 检查工程使用的材料、构配件的质量,检查安全防护措施;
  • 主持协商工程设计变更;
  • 检查工程进度和施工质量,验收部分分项工程,签署工程付款凭证;
  • 监督整理合同文件和技术档案资料;
  • 组织设计单位和施工单位进行竣工验收,提出竣工验收报告;
  • 审查工程结算。

(6)、工程保修阶段

在规定的保修期内,负责检查工程质量状况,签订质量问题责任书,监督责任单位修理。

建筑环境与能源应用工程专业的毕业生走上工作岗位之后从事的工作还包括建筑能源系统的运行管理、本专业领域的咨询服务和产品的营销等。

运行管理:现代建筑物无论是商场、超市、大型办公楼、医院、剧场等民用建筑或是工业生产厂房、仓库等都会使用暖通空调系统,而这些系统中的各个设备部件的维护以及整个系统的运行调试都需要专人负责。作为运行管理的技术人员负责的内容主要有系统资料收集整理、系统设备操作管理、系统设备运行和维护管理等。

咨询服务:咨询服务是现代社会各个行业特别需要的一个专业领域。建筑环境与能源应用工程专业的从业人员可以为业主提供暖通空调专业的技术咨询服务,帮助他们解决工程中出现的各种问题,提供解决方案等。

营销:建筑环境与能源应用工程专业涉及大量建筑环境设备,包括空调系统中的制冷机、循环水泵、风机、锅炉以及管材阀件等,这些设备都是由专业的设备厂商提供。该专业的从业人员可以从事技术研发或者产品营销类的工作,这里指的营销并不简单指销售产品,而是利用我们所掌握的专业技术为客户提供相应的技术支持和专业指导,也可以直接为客户做系统设计方案、工程施工安装等一系列的服务。

(摘自«建筑环境与能源应用工程专业导论»(中国建筑工业出版社2014年))

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