專業(yè)科普第⑥篇｜我們身邊的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程

　　作者介紹謝慧(1977—)，女，博士，副教授，畢業(yè)于天津大學(xué)熱能工程專業(yè)，工作于北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院。主要研究方向：人工環(huán)境控制、建筑節(jié)能領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘和人工智能。


人的一生中約有80%的時間是在室內(nèi)(包括居住環(huán)境、工作環(huán)境、交通設(shè)施等)度過的，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量與人們的身心健康密切相關(guān)。一般來說，建筑環(huán)境包括室內(nèi)溫度和濕度環(huán)境、空氣品質(zhì)、聲環(huán)境和光環(huán)境等。隨著社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活、工作、生產(chǎn)和科學(xué)實驗等活動過程對室內(nèi)環(huán)境不斷提出新的需求。在此背景下，著眼于改善建筑內(nèi)部溫度和濕度環(huán)境以及空氣品質(zhì)的建筑環(huán)境控制與能源供應(yīng)技術(shù)逐步發(fā)展起來，并最終形成了一門應(yīng)用型的新興學(xué)科——建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程。


1什么是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)


1.1專業(yè)簡介建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的重點任務(wù)是利用常規(guī)能源、自然能源或工業(yè)余熱和廢熱等作為冷、熱源，借助水、制冷劑等流體，對空氣進行溫度和濕度調(diào)節(jié)、凈化后輸送到受控環(huán)境中，以此來營造健康、舒適、高效的現(xiàn)代人工環(huán)境，同時還要最大限度地節(jié)約能源。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程重點任務(wù)示意圖建筑環(huán)境涵蓋了普通民居、辦公建筑、大型公共建筑、綠色建筑、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)建筑、潔凈建筑、地下空間甚至軍事、航空航天等各種人居、工藝環(huán)境(如圖2所示)。近年來工業(yè)建筑環(huán)境的營造與節(jié)能也成為重要研究領(lǐng)域。隨著行業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的研究領(lǐng)域大大拓寬，可以說已經(jīng)成為了“上天入地”的專業(yè)，“上天”指航空航天、軍事等領(lǐng)域，“入地”是指城市地下空間、城市地下綜合管廊等基礎(chǔ)設(shè)施。1.2國內(nèi)專業(yè)發(fā)展歷史1952年，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)和同濟大學(xué)共同創(chuàng)辦了我國的暖通專業(yè)，當時的專業(yè)名稱為“供熱、供煤氣及通風”。20世紀70年代，專業(yè)名稱改為“供熱通風與空調(diào)工程”。1998年，教育部將供熱供燃氣通風空調(diào)工程專業(yè)和燃氣輸配專業(yè)合并成“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”。2012年，教育部專業(yè)指導(dǎo)委員會將建筑節(jié)能技術(shù)與工程、建筑設(shè)施智能技術(shù)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程合并為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”。目前，國內(nèi)開設(shè)本專業(yè)的高校近200所，為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)了大量的專業(yè)人才。1.3北科大專業(yè)特色和優(yōu)勢作為與國家重大需求和人民生活緊密聯(lián)系的“新工科”專業(yè)，北京科技大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)在學(xué)校和學(xué)院的科學(xué)規(guī)劃和大力支持下煥發(fā)出勃勃生機。專業(yè)師資力量雄厚，不但擁有獲得“科學(xué)中國人”等榮譽稱號的杰出學(xué)科帶頭人，而且擁有畢業(yè)于清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、美國新澤西理工大學(xué)等國內(nèi)外知名高校的優(yōu)秀教師團隊。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)成立18年來培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才，畢業(yè)生在行業(yè)內(nèi)的表現(xiàn)獲得了社會各界的廣泛贊譽，很多畢業(yè)生已經(jīng)成為暖通空調(diào)制冷行業(yè)的中堅力量。教師承擔國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、企業(yè)合作等多層次的項目，為學(xué)生提供豐富的參與科研實踐的機會。北京科技大學(xué)的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)與材料科學(xué)與工程、智能科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)科學(xué)和與大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)交叉融合，在室內(nèi)空氣質(zhì)量與健康、數(shù)據(jù)中心與潔凈廠房環(huán)境保障和能源高效利用、可再生能源建筑應(yīng)用等方面形成自己的專業(yè)特色。北京科技大學(xué)現(xiàn)設(shè)有“供熱、供燃氣、通風與空調(diào)工程”碩士點和博士點。本專業(yè)擁有先進的實驗設(shè)備，購置了Agilent氣相色譜儀、差示掃描量熱儀、美國Spectrum氣象站等儀器設(shè)備以及TRNSYS、COMSOL等專業(yè)模擬軟件的版權(quán)，可進行建筑能耗智能化監(jiān)測、建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)檢測等方面的系列教學(xué)演示、研究型實驗教學(xué)和科學(xué)研究。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下參加全國人工環(huán)境學(xué)科獎專業(yè)基礎(chǔ)競賽、中國制冷空調(diào)行業(yè)大學(xué)生科技競賽、全國節(jié)能減排社會實踐與科技競賽等活動，屢獲佳績。北京科技大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)與國際接軌，積極為同學(xué)們提供國際交流機會。已有學(xué)生赴美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校、德國柏林工業(yè)大學(xué)、日本早稻田大學(xué)等學(xué)校進行為期半年到一年的交流學(xué)習(xí)。每年邀請美國、英國、丹麥等國家與地區(qū)的專家學(xué)者進行交流訪問，并聘請外國專家參與全英文教學(xué)和開辦短期講學(xué)。


2建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)什么


建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)培養(yǎng)從事建筑環(huán)境控制、建筑節(jié)能和建筑設(shè)施智能技術(shù)領(lǐng)域工作，具有空調(diào)、供熱、通風、建筑給排水、燃氣供應(yīng)等公共設(shè)施系統(tǒng)、建筑熱能供應(yīng)系統(tǒng)和建筑節(jié)能的設(shè)計、施工、調(diào)試、運行管理能力和建筑自動化系統(tǒng)方案的制定能力的高級工程技術(shù)人才和管理人才。課程設(shè)置的理念和特色為“多學(xué)科交叉、多行業(yè)融合、多領(lǐng)域應(yīng)用”。本科期間所開設(shè)的課程有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、計算機、大學(xué)物理、電工電子學(xué)、工程制圖、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、泵與風機、建筑環(huán)境學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、自動控制原理、流體輸配管網(wǎng)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、空調(diào)工程、建筑冷熱源、供熱工程、建筑給排水工程、燃氣工程、建筑電氣、鍋爐及鍋爐房設(shè)備、工業(yè)通風、建筑設(shè)備自動化、建筑設(shè)備工程概預(yù)算、建筑概論、建筑環(huán)境測試技術(shù)等。


3建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)發(fā)展方向


進入21世紀以來，健康、能源、環(huán)境已成為人類關(guān)注的三大主題。隨著我國建筑、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域的發(fā)展和人民生活水平的提高，對建筑環(huán)境(人工環(huán)境)的要求也越來越高，沒有了建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的保駕護航，人類的生存、生活環(huán)境將難以保證。在一些特殊領(lǐng)域，人工環(huán)境的營造更是必不可少。另一方面，目前約有1/3的能源消耗于營造健康舒適的建筑環(huán)境中，因此建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程被認為是最有節(jié)能潛力的領(lǐng)域。目前建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的主要發(fā)展方向包括人工環(huán)境營造、建筑節(jié)能、綠色建筑等。


3.1人工環(huán)境營造


人工環(huán)境是重要的建筑要素，在很大程度上影響著人們的健康水平、生活質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。近年來室內(nèi)空氣污染也成為我國社會關(guān)注的焦點問題。與此同時，在與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的人居、工業(yè)、醫(yī)療、交通、航天、地下空間等領(lǐng)域，亟需節(jié)能高效的用能手段，以維持精密、適宜的人工環(huán)境。人工環(huán)境營造領(lǐng)域的研究熱點包括熱舒適基礎(chǔ)理論、室內(nèi)空氣品質(zhì)、建筑性能模擬、建筑溫度和濕度環(huán)境營造方法，致力于用合理的能源形式和最少的能源消耗，營造滿足人員健康舒適和各類工藝需求的環(huán)境。


3.2城市能源與建筑節(jié)能


我國作為人口大國和建筑大國，隨著建筑能耗迅速增長，城市與建筑用能分別超過全社會總能耗的80%和30%。如何開展城市能源系統(tǒng)的低碳清潔轉(zhuǎn)型與建筑節(jié)能減排工作，是我國能源轉(zhuǎn)型所面臨的關(guān)鍵問題。建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究熱點包括建筑節(jié)能高效技術(shù)、城市與建筑用能基礎(chǔ)數(shù)據(jù)挖掘、城鄉(xiāng)能源規(guī)劃、建筑節(jié)能發(fā)展路徑等。根據(jù)我國城市能源與建筑節(jié)能的能源與排放現(xiàn)狀，從宏觀層面提供城市能源可持續(xù)發(fā)展與建筑的節(jié)能減排戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)路徑、政策建議。


3.3零能耗建筑與綠色建筑


零能耗建筑是指適應(yīng)氣候特征和場地條件，通過被動式技術(shù)最大幅度降低建筑終端用能需求，通過主動式技術(shù)最大幅度提供能源設(shè)備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源資源，使可再生能源年產(chǎn)能大于建筑全年用能的建筑。綠色建筑是在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源，包括節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等，在保護環(huán)境和減少污染的同時，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物。綠色建筑技術(shù)注重低耗、高效、經(jīng)濟、環(huán)保、集成與優(yōu)化，是人與自然、現(xiàn)在與未來之間的利益共享，是建筑可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展方向。


4建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程就業(yè)前景


近年來，我國的能源與環(huán)境形勢日漸嚴峻，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用領(lǐng)域的人才需求量日益增加，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)專注于培養(yǎng)與現(xiàn)代建筑發(fā)展和社會需求相適應(yīng)、具有創(chuàng)新能力和國際視野的高級工程技術(shù)人才，適合在國內(nèi)外建筑設(shè)計院、科研院所、高等院校、政府職能部門、國內(nèi)外大中型工程建設(shè)公司、設(shè)備制造企業(yè)、物業(yè)管理公司、軍隊營房基地等單位從事供熱、通風、空調(diào)、建筑節(jié)能、冷熱源、空氣凈化、燃氣規(guī)劃等方面的規(guī)劃設(shè)計、研發(fā)制造、施工安裝、運行管理及系統(tǒng)保障等技術(shù)和管理工作。據(jù)統(tǒng)計，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的學(xué)生就業(yè)前景最好的地區(qū)集中在國內(nèi)一線城市。



建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域


北京科技大學(xué)