《太陽能利用與建筑節(jié)能》課程建設(shè)與探討

全貞花，李炎鋒（等）

摘要：《太陽能利用與建筑節(jié)能》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為了適應(yīng)時代發(fā)展趨勢和滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求而開設(shè)的課程。本文就該課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行論述，探討構(gòu)建該課程的理論教學(xué)、創(chuàng)新實驗、參觀實習(xí)及工程設(shè)計等多環(huán)節(jié)緊密結(jié)合的立體化人才培養(yǎng)體系的建設(shè)思路。

關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程；建筑節(jié)能；太陽能利用；課程建設(shè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）19-0222-02

隨著能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，“節(jié)能減排”已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分?！敖ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)在未來社會發(fā)展與建設(shè)中肩負(fù)歷史使命，即要從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，利用能源為人類提供生存和發(fā)展所必需的建筑環(huán)境，一方面要盡可能節(jié)約不可再生能源，另一方面要積極開發(fā)利用可再生的新能源。

一、課程開設(shè)的意義

目前建筑節(jié)能是公認(rèn)的最有潛力和最有效的節(jié)能途徑，建筑節(jié)能的本質(zhì)是指在保證和提高建筑環(huán)境舒適性的前提下，通過合理的建筑用能規(guī)劃和設(shè)計，推進(jìn)科學(xué)用能、提高能源利用效率、降低用能成本。而各類建筑是利用太陽能等可再生能源的良好載體，如太陽能能夠為建筑提供供暖、熱水、自然采光、強(qiáng)化通風(fēng)以及空調(diào)制冷和部分電力供應(yīng)等[1]。太陽能作為清潔環(huán)保的可再生能源，已經(jīng)成為我國節(jié)能減排目標(biāo)的主力軍，也是建筑環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。近年來，政府部門在太陽能技術(shù)應(yīng)用方面給予了大力支持，同時由于巨大的市場需求，使太陽能行業(yè)目前以30%的速度擴(kuò)張，這也導(dǎo)致相關(guān)專業(yè)人才需求量劇增[2]，而建環(huán)專業(yè)畢業(yè)學(xué)生在太陽能利用技術(shù)方面知識匱乏，已難以滿足太陽能建筑規(guī)模利用的社會需求。在這樣的社會背景下，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)必須肩負(fù)起歷史的重任，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，引領(lǐng)本領(lǐng)域的創(chuàng)新。國內(nèi)有多所高等院校的本科教學(xué)開設(shè)了太陽能利用技術(shù)方面的課程，如南京理工大學(xué)開設(shè)的公共選修課《太陽能的利用》，上海交通大學(xué)在熱動專業(yè)和建環(huán)專業(yè)開設(shè)的《建筑節(jié)能與太陽能利用》課程，北方工業(yè)大學(xué)在建環(huán)專業(yè)開設(shè)的《太陽能利用》課程，安徽工業(yè)大學(xué)在熱動專業(yè)開設(shè)的《太陽能基礎(chǔ)與應(yīng)用》課程，江蘇大學(xué)在熱動專業(yè)開設(shè)的《太陽能應(yīng)用技術(shù)》課程，淮海工學(xué)院在新能源專業(yè)開設(shè)的《太陽能熱利用技術(shù)》、《太陽能光伏發(fā)電》、《太陽能建筑一體化》等課程。上述院校中大多數(shù)是在熱能與動力工程專業(yè)或新能源科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的，而在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)開設(shè)的比較少，并且各個院校開設(shè)課程的內(nèi)容及側(cè)重點有較大差異。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)開設(shè)《太陽能利用與建筑節(jié)能》課程要根據(jù)專業(yè)特點，明確教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采用合理的教學(xué)方法。

二、課程目標(biāo)

該課程教學(xué)目標(biāo)遵循本專業(yè)人才培養(yǎng)定位原則來確定。首先，要滿足社會的需求。太陽能作為近年來快速發(fā)展的行業(yè)，已經(jīng)出現(xiàn)人才供應(yīng)的嚴(yán)重短缺[3]。其次，適應(yīng)學(xué)科發(fā)展。太陽能作為實現(xiàn)建筑能源結(jié)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，已經(jīng)被多個專業(yè)關(guān)注，而且各個學(xué)科之間交叉、融合發(fā)展趨向越來越明顯。最后，要具有專業(yè)特色。各院校要結(jié)合自己的地域特點及研究方向，具備自己的特色，以專業(yè)特色爭取地位和影響。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)開設(shè)《太陽能利用與建筑節(jié)能》課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生樹立太陽能利用與建筑節(jié)能的基本思想，用正確的理論和方法處理氣候、資源環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、用能設(shè)備以及室內(nèi)環(huán)境需求要素間的關(guān)系，最終運用所學(xué)知識對特定的建筑太陽能系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計和評價，使學(xué)生步入社會成為綠色建筑技術(shù)方面的倡導(dǎo)者，良好室內(nèi)環(huán)境與健康生活技術(shù)的實現(xiàn)者，為國家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

三、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求

《太陽能利用與建筑節(jié)能》課程針對太陽能及其在建筑中的利用方式，其教學(xué)內(nèi)容主要包括三部分：第一部分，太陽能轉(zhuǎn)換利用原理與方法。學(xué)生在了解太陽能利用優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，認(rèn)識我國太陽能資源分布情況，掌握太陽能轉(zhuǎn)換利用基本原理，了解太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)途徑和方法。掌握太陽輻射能、高度角、方位角等基本概念。學(xué)習(xí)太陽能光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換的技術(shù)途徑和常用設(shè)備，理解各類建筑是太陽能利用的良好載體，太陽能結(jié)合建筑規(guī)?；檬菍崿F(xiàn)建筑節(jié)能的重要手段。第二部分，太陽能光熱利用技術(shù)。首先，“與建筑結(jié)合的太陽能熱水系統(tǒng)”要求學(xué)生掌握太陽能集熱器工作原理和常用集熱循環(huán)系統(tǒng)方式，學(xué)習(xí)太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計計算方法，了解太陽能集熱系統(tǒng)性能監(jiān)測和評估的原則。另外，“太陽能供熱與空調(diào)系統(tǒng)”要求學(xué)生掌握利用太陽能集熱器實現(xiàn)供熱和空調(diào)過程的原理和常用太陽能供熱、空調(diào)系統(tǒng)方式，包括主動式和被動式。學(xué)習(xí)太陽能采暖和空調(diào)評估以及設(shè)計方法，了解太陽能空調(diào)、供暖系統(tǒng)的具體應(yīng)用實例。第三部分，建筑一體化太陽能發(fā)電與光伏光熱技術(shù)。首先，要求學(xué)生掌握太陽能光伏發(fā)電常用建筑結(jié)合應(yīng)用方式，學(xué)習(xí)太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計計算方法，了解太陽能光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測和評估的原則。另外，建筑一體化光伏光熱技術(shù)（即BIPV/T）是一種具有廣泛應(yīng)用前景的太陽能綜合利用技術(shù)與建筑節(jié)能方式。這一部分內(nèi)容要求學(xué)生掌握太陽能熱電聯(lián)供系統(tǒng)的常用形式、系統(tǒng)設(shè)計方法，了解系統(tǒng)運行控制策略等。當(dāng)然，太陽能在建筑中的應(yīng)用還有自然采光、遮陽、通風(fēng)、儲能應(yīng)用等技術(shù)，教學(xué)過程中可根據(jù)學(xué)時安排及學(xué)生掌握情況靈活處理。

四、教學(xué)方法

該課程采用理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，教學(xué)全程加強(qiáng)節(jié)能減排理念的滲透與貫徹。首先，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)，初步掌握太陽能利用建筑系統(tǒng)的基本原理、一般設(shè)計方法及設(shè)備結(jié)構(gòu)等知識。然后，開展實驗及參觀實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，深入學(xué)習(xí)太陽能建筑供能系統(tǒng)的工作性能及運行操作等知識。另外，開設(shè)太陽能復(fù)合系統(tǒng)工程設(shè)計環(huán)節(jié)，使學(xué)生在實際解決工程問題過程中加強(qiáng)獨立思考能力與實踐能力。最后，鼓勵學(xué)生參與國內(nèi)外太陽能相關(guān)競賽及教師所承擔(dān)的科研項目，了解太陽能利用方向的科學(xué)前沿動態(tài)，勇于探索創(chuàng)新太陽能利用的新技術(shù)與新方法。通過上述系列教學(xué)過程及產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方法，使學(xué)生掌握太陽能利用與建筑節(jié)能的基礎(chǔ)知識，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)用能、提高能源利用效率、降低用能成本的節(jié)能環(huán)保意識，具備太陽能利用建筑節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計、運行、維護(hù)管理的綜合能力。

針對建環(huán)專業(yè)開設(shè)《太陽能利用與建筑節(jié)能》課程進(jìn)行了探討。結(jié)合專業(yè)發(fā)展簡述了課程開設(shè)的意義與目標(biāo)，介紹了課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求，探討了教學(xué)方法。該課程將彌補(bǔ)本校建環(huán)專業(yè)在“太陽能利用與建筑節(jié)能”領(lǐng)域理論與實踐教學(xué)的空白，也是對應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的一個重要補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)：

[1]仲敏波，吉恒松，宋新南.《太陽能利用》課程教學(xué)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，（28）：171.

[2]劉學(xué)東，邵理堂，孟春站，宋祥磊.新能源科學(xué)與工程（太陽能利用方向）人才培養(yǎng)探討[J].淮海工學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版·教育論壇），2010，8（8）：45-47.

[3]邵理堂，劉學(xué)東，孟春站，盧佃清.太陽能利用技術(shù)與工程專業(yè)方向課程體系建設(shè)探討[J].淮海工學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版·教育論壇），2011，9（2）：84-86.