通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室建設(shè)構(gòu)想

閆翻遼 董茹 劉聰 李冬梅

摘要： 考慮建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)工程實踐性較強的特點，為了提高師生的科研創(chuàng)新能力，本文梳理了通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室的建設(shè)理念及思路，重點介紹了實驗室的系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)要求及建議措施，最后闡述了預(yù)期效果，為高校建設(shè)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)綜合實驗室提供一定的參考。

Abstract： Considering the characteristics of strong engineering practice about Architectural Environment and Energy Application Engineering， to improve the scientific research and innovation ability of teachers and students， this paper combed the construction idea and thought on comprehensive laboratory of environment simulation under ventilation and air conditioning system. Then it mainly introduced about the system structure of the laboratory， the related requirements of system design and the proposed measures. The expected effect is presented finally， to provide a reference for the comprehensive laboratory construction of ventilation and air conditioning system in colleges and universities.

關(guān)鍵詞： 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；環(huán)境模擬；教學(xué)實踐；科研創(chuàng)新

Key words： ventilation and air conditioning system；environment simulation；teaching practice；scientific research and innovation ability

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0197-03

1 概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類對建筑環(huán)境的要求逐漸提高，建筑能耗增長快速。為了滿足人居環(huán)境構(gòu)建與改善、建筑節(jié)能以及新能源等方面人才的需求，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程（以下簡稱“建環(huán)”）專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)具有綜合運用所學(xué)專業(yè)知識與技能，分析和解決本專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問題的能力，具有參與系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃、生產(chǎn)研發(fā)、施工管理等方面的能力[1]。實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的搖籃，是現(xiàn)代化大學(xué)的心臟[2]，實驗室建設(shè)宜以培養(yǎng)能將理論與實踐相結(jié)合，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識和技術(shù)解決工程實際問題，具有較強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。

為了使建環(huán)專業(yè)畢業(yè)生滿足社會對人才的需求，初步提出通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室建設(shè)構(gòu)想。對陜西省內(nèi)高校建環(huán)專業(yè)實驗室調(diào)研，發(fā)現(xiàn)：西交大、西科大等高校已經(jīng)建成具有一定綜合性的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)綜合實驗室，效果顯著；西建大等部分高校著手考慮建設(shè)綜合實驗室，國內(nèi)部分高校也已建成將空調(diào)、制冷系統(tǒng)、氣流組織等技術(shù)綜合到一起的實驗室[3]。總體而言，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室的搭建具有以下優(yōu)越性：

①解決本專業(yè)實踐教學(xué)的內(nèi)容和形式單一的問題。榆林學(xué)院建環(huán)專業(yè)認(rèn)識實習(xí)、專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)依次開設(shè)在第4、6和8學(xué)期，而大量專業(yè)課程開設(shè)在第5、6學(xué)期，且認(rèn)識實習(xí)時間較短，造成認(rèn)識實習(xí)呈現(xiàn)走馬觀花式教學(xué)，學(xué)生基本處于感官上的認(rèn)識，未能構(gòu)建系統(tǒng)的全貌[4]。綜合實驗室的搭建不僅可以解決專業(yè)實驗內(nèi)容和形式單一問題，還能在實踐教學(xué)中有效促進(jìn)學(xué)生對系統(tǒng)的認(rèn)識，建立“工程系統(tǒng)”的概念[5]。

②有效提高學(xué)生的動手操作能力。目前本專業(yè)實驗雖然設(shè)置了部分綜合性實驗，但出于數(shù)量方面的考慮，多為專業(yè)教師操作，學(xué)生觀看，難以實現(xiàn)對學(xué)生動手操作和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]，綜合實驗室在一定程度上能夠補充這一不足。

③提高師生的科研創(chuàng)新能力。該實驗室綜合性較強，能夠為師生科研創(chuàng)新項目的展開提供一定的平臺，利于提高師生的科研創(chuàng)新能力。

2 建設(shè)理念及思路

基于榆林學(xué)院的辦學(xué)特色與自我定位，緊隨向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型的步伐，根據(jù)建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合本專業(yè)工程實踐性較強的特點，初步提出通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬實驗室的建設(shè)構(gòu)想。該實驗室以“立足教學(xué)實踐，著眼科研創(chuàng)新”為建設(shè)理念：“立足教學(xué)實踐”，即基于專業(yè)實踐教學(xué)需求，將課堂教學(xué)與工程實際緊密結(jié)合；“著眼科研創(chuàng)新”是最大程度為師生創(chuàng)新和科研能力的培養(yǎng)與提高提供平臺。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬實驗室根據(jù)專業(yè)課程實踐教學(xué)大綱的設(shè)置，考慮本專業(yè)科研創(chuàng)新項目的需求，結(jié)合通風(fēng)空調(diào)工程實際項目，將不同空氣處理系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)最大程度地綜合起來。力求達(dá)到：能夠使學(xué)生關(guān)于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)運行、參數(shù)變化、測試儀器與設(shè)備、自動控制體系等有直觀的認(rèn)識，便于理論課程的學(xué)習(xí)；能夠開展《通風(fēng)工程》、《空氣調(diào)節(jié)》等專業(yè)課程實踐教學(xué)；提高師生關(guān)于設(shè)備的管理運行與動手操作能力；加強師生關(guān)于工程實際的認(rèn)知；利于培養(yǎng)師生的科研創(chuàng)新能力。

在建設(shè)實施時，力爭實現(xiàn)“共建共享實驗室模式”，即設(shè)備廠商與高校共建共享實驗室：高校提供場地，雙方或廠商提供實驗設(shè)備，雙方人員參與實驗室建設(shè)[7]。實驗室建成后，可用于設(shè)備廠商的設(shè)備展示、推廣等，也可大力開展本專業(yè)實踐教學(xué)、學(xué)生創(chuàng)新性實驗和教師部分科研項目。

3 實驗室構(gòu)成

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室主要包括三個系統(tǒng)：空氣處理系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。

3.1 空氣處理系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)陜北地區(qū)冬季氣溫較低特點，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計上考慮設(shè)備的防凍措施，在新風(fēng)管室內(nèi)段上設(shè)置新風(fēng)閥，一方面滿足冬季防凍要求，另一方面可調(diào)節(jié)新風(fēng)量的大小。陜北地區(qū)空氣含塵量較大，需要考慮新風(fēng)過濾措施[8]，故在新風(fēng)管上設(shè)置過濾器。

為了說明空氣處理系統(tǒng)的構(gòu)成，現(xiàn)將空氣處理流程予以說明，如圖1。

在空氣處理系統(tǒng)設(shè)計時需要達(dá)到以下要求，可采用下列建議措施，如表1。

綜上所述，空氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備包括：室外處理機、冷卻塔、過濾器、表冷器、加熱器、送風(fēng)機、靜壓箱、送（回）風(fēng)口（散流器、百葉風(fēng)口等）、閥門構(gòu)件等。

3.2 測試系統(tǒng)

測試系統(tǒng)包括：溫度、濕度、風(fēng)速、CO2和粉塵濃度等測試儀器與設(shè)備。為了能夠?qū)照{(diào)室內(nèi)不同位置、不同高度空氣的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試，需設(shè)置高度可調(diào)節(jié)的設(shè)備支架。

3.3 自動控制系統(tǒng)

為了實現(xiàn)對空氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備工作性能的遠(yuǎn)程監(jiān)控及測試等功能，自動控制系統(tǒng)主要設(shè)備包括：計算機主機、控制柜、控制器、溫濕度風(fēng)速等傳感器，并達(dá)到以下要求：

①風(fēng)機電機必須變頻控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動；

②實現(xiàn)對各設(shè)備啟停、運行、故障等狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控及顯示；

③實現(xiàn)溫度測試范圍16～30℃、精度為±0.1℃，濕度測試范圍45～60%、精度為±1%的溫濕度精確控制；

④實現(xiàn)空氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備前后溫濕度、氣流速度數(shù)據(jù)的采集與顯示；

⑤系統(tǒng)具有壓差報警保護(hù)功能。

4 預(yù)期效果

搭建通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬實驗室，對觀摩教學(xué)、實踐教學(xué)、科研工作、學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新項目的展開都能起到良好的作用，能夠鍛煉師生的動手操作和科研創(chuàng)新能力等。該實驗室建成后，預(yù)期達(dá)成以下幾方面的效果：

4.1 實驗教學(xué)方面

該實驗室可實現(xiàn)建環(huán)專業(yè)部分本科實驗教學(xué)項目的實施。根據(jù)設(shè)計構(gòu)想，部分實驗項目匯總?cè)绫?。

4.2 科研方面

綜合實驗室可開展多方向科研項目的測試等工作，現(xiàn)列舉部分可實現(xiàn)的科研項目，如：

①組合式空調(diào)機組功能段的性能測試研究；

②人體熱舒適影響參數(shù)的研究；

③通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)氣流組織相關(guān)研究；

④空調(diào)房間污染物濃度分布規(guī)律研究；

⑤空調(diào)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)優(yōu)化措施研究；

⑥陜北地區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運行優(yōu)化策略研究等。

4.3 學(xué)生自主創(chuàng)新方面

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬實驗室綜合性較高，能夠為學(xué)生的創(chuàng)新實驗提供便利條件。如：

①空調(diào)機組功能段性能的測試及優(yōu)化措施；

②不同制冷工況下，空調(diào)房間溫濕度、風(fēng)速及CO2濃度等相關(guān)參數(shù)測試；

③不同氣流組織形式下，空調(diào)房間溫濕度、風(fēng)速及CO2濃度等相關(guān)參數(shù)測試實驗；

④影響人體熱舒適參數(shù)的調(diào)研等。

5 總結(jié)

總之，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境模擬綜合實驗室的建設(shè)，需考慮建環(huán)專業(yè)的實際情況，緊密結(jié)合通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)工程實際，堅持“立足教學(xué)實踐，著眼科研創(chuàng)新”的建設(shè)理念，能夠為教學(xué)實踐地有效開展、師生專業(yè)科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高提供有力的支撐與保障。

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