摘要：建筑耗能的主要組成部分是暖通空調(diào)系統(tǒng)用能。在分析了我國(guó)目前的能源形勢(shì)和建筑節(jié)能要求的基礎(chǔ)上探討了建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生建筑節(jié)能觀念的重要性，提出了不同教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生建筑節(jié)能觀念的具體方案并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；觀念；建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)；暖通空調(diào)

作者簡(jiǎn)介：李炎鋒（1971-），男，河南新密人，北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院副院長(zhǎng)，教授；王慧琛（1989-），男，河南濮陽(yáng)人，北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院碩士研究生。（北京?100124）

基金項(xiàng)目：本文系北京工業(yè)大學(xué)2011年教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（ER2011-A05）資助的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）29-0021-02

隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑能耗在社會(huì)總能耗中所占的比例越來(lái)越大，在發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到30%。在大型城市中建筑能耗比例遠(yuǎn)高于這個(gè)比例。而在建筑用能種類中，用于供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱暖通空調(diào)）的能耗占到建筑能耗的30%～50%。[1]隨著人均建筑面積的不斷增大以及暖通空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗將進(jìn)一步增大，勢(shì)必會(huì)使能源供求矛盾進(jìn)一步激化。另一方面，現(xiàn)有的暖通空調(diào)系統(tǒng)所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占了絕對(duì)比例。對(duì)這些能源的大量使用造成地球資源日益匱乏，同時(shí)也帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了很大影響。

建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建（改建、擴(kuò)建）、改造和使用過(guò)程中，執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型的技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少供熱、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。[2]建造過(guò)程中的能耗包括：建筑材料、建筑構(gòu)配件、建筑設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)輸以及建筑施工和安裝中的能耗；使用過(guò)程中的能耗，包括房屋建筑和構(gòu)筑物使用期內(nèi)采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、電梯和冷熱水供應(yīng)等的能耗。

建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)（原暖通空調(diào)專業(yè)）是培養(yǎng)具有室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)與設(shè)備及建筑公共設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理以及能在建筑環(huán)境與設(shè)備的設(shè)計(jì)研究、制造安裝、物業(yè)管理等部門及相關(guān)的科研、生產(chǎn)、教學(xué)等單位從事工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。注重建筑、機(jī)械、電氣、熱工、和環(huán)保等多學(xué)科的交叉與融合。[3]通過(guò)培養(yǎng)，使學(xué)生掌握建筑物理環(huán)境、環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，接受建筑設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行管理等方面的基本訓(xùn)練，具有進(jìn)行建筑供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)研究的基本能力。建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)在專業(yè)體系中與我國(guó)實(shí)施建筑節(jié)能策略有著密切的聯(lián)系，因此在學(xué)生培養(yǎng)中貫徹建筑節(jié)能觀念有助于學(xué)生走向工作后在設(shè)計(jì)、管理、安裝、運(yùn)行等環(huán)節(jié)重視建筑節(jié)能。

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”，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)，而且需要見多識(shí)廣，思維開闊，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。

2.要有不斷的自我學(xué)習(xí)能力，注意專業(yè)新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

暖通空調(diào)行業(yè)技術(shù)發(fā)展得非常快，重點(diǎn)都是圍繞著如何提高各種能源的利用效率，提高產(chǎn)品的性能系數(shù)以及平衡地使用各種能源。比如說(shuō)，在天然氣供應(yīng)充足地區(qū)的一些特大型、大型項(xiàng)目上，提倡推廣應(yīng)用分布式或熱電冷聯(lián)供（燃?xì)庑弯寤囍比紮C(jī)供冷、降低排煙溫度）的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力和天然氣的削峰填谷，提高能源的綜合利用率，這些知識(shí)、這些技術(shù)都要讓同學(xué)提前學(xué)習(xí)，提前了解和儲(chǔ)備，這樣才能使同學(xué)更好地進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，

3.通過(guò)參與能源審計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)

能源審計(jì)工作是針對(duì)能源問(wèn)題的診斷，診斷出能耗高的問(wèn)題在哪兒，為建筑工程的施工和節(jié)能工作的開展提供參考及建議。組織學(xué)生參與能源審計(jì)工作，使同學(xué)了解企業(yè)的能源消費(fèi)狀況、管理水平、利用效率、消耗指標(biāo)、財(cái)務(wù)過(guò)程、綜合利用并對(duì)環(huán)境效果進(jìn)行檢查、測(cè)試、診斷、咨詢和評(píng)價(jià)，排查節(jié)能障礙和浪費(fèi)原因，查找節(jié)能潛力，提出整改措施，制訂節(jié)能目標(biāo)和規(guī)劃，最終提出促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。在整個(gè)能源審計(jì)過(guò)程中提高同學(xué)的節(jié)能意識(shí)。

四、組織學(xué)生積極學(xué)習(xí)國(guó)家的節(jié)能政策、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

國(guó)家歷來(lái)對(duì)節(jié)約能源高度重視。近年來(lái)，按照黨中央、國(guó)務(wù)院的部署，國(guó)家和地方正在出臺(tái)和修訂節(jié)能減排的政策、法規(guī)、文件。與此同時(shí)，國(guó)家和地方相關(guān)部門正在進(jìn)行節(jié)能法規(guī)、政策等調(diào)研工作。高校應(yīng)該抓住這次機(jī)會(huì)，聯(lián)系相關(guān)部門和單位讓同學(xué)參與到這項(xiàng)工作中。在調(diào)研中讓同學(xué)深入了解節(jié)能方面的法律、法規(guī)文件等，通過(guò)體會(huì)國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的重視，增強(qiáng)學(xué)生的建筑節(jié)能意識(shí)。

五、結(jié)束語(yǔ)

高校是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的搖籃，大學(xué)階段的專業(yè)教育對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有不可替代的作用。對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)而言，在深化教育改革的過(guò)程中，根據(jù)暖通空調(diào)行業(yè)專業(yè)的特點(diǎn)緊跟國(guó)家的形勢(shì)與政策對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生具有深遠(yuǎn)的意義。結(jié)合建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)課程安排的特點(diǎn)，在相關(guān)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生建筑節(jié)能的觀念并有針對(duì)性地講授哪些地方可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，組織同學(xué)參與國(guó)家實(shí)施的能源審計(jì)以及相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)修改的相關(guān)調(diào)研對(duì)于強(qiáng)化學(xué)生的建筑節(jié)能觀念具有重要意義。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）

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