建筑環境與設備工程特色專業綜合實驗平臺建設

摘要：文章闡述了綜合性專業實驗平臺在建筑環境與設備工程專業人才培養過程中的重要性。利用專業實驗平臺，在生產實習和畢業設計環節對該專業的學生進行實踐訓練，使學生參與專業實驗平臺的設計、組裝、調試、運行、檢測等環節，深化專業知識，使學生靈活運用基礎理論知識，培養其分析和解決問題的能力、團隊意識、創新能力及節能環保意識。

關鍵詞：專業實驗平臺；生產實習；畢業設計；特色專業

中圖分類號：G642423 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0118-03

對于工科專業而言，實驗教學是高等教育教學過程中實踐性教學的一個重要環節，對學生創新能力、實踐能力和創業精神的培養有著不可替代的作用。如何加強專業實驗平臺建設，從而提高實驗教學質量已成為高校面臨的一個重要課題^[1]。專業實驗平臺不僅是高校培養高素質人才的實踐基地，也是學科建設、科研活動的堅實基礎，建設一流的專業實驗平臺是建設一流高校不可分割的一部分^[2]。生產實習是建環專業人才培養過程中的重要實踐性教學環節^[3]，基于此，文章結合安徽工業大學已建成的幾個開放性、綜合性實驗平臺，探討其在建環特色專業建設中的作用。

一、結合特色專業建設專業實驗平臺

在中國，為營造所需要的人工環境，建筑能耗總量在能源消耗總量中的份額已接近1/3，而空調能耗又占其中的40%左右；因此，建筑節能不僅是建筑可持續發展的需求，也是人類社會不可缺少的必要條件。面對能源的日益緊張和環境的不斷惡化，國家出臺了“節能減排、構建和諧社會”的相關政策，而“開展建筑節能、綜合治理空氣污染、減少CO2等溫室氣體排放、保護大氣環境”一直是建筑環境與設備工程專業教育和科研的主導方向。因此，建環專業實驗平臺應該是實驗、教學、科研與產業四結合的統一體，只有促進學科、教學與科研的集成建設與共享，才有可能建設成為高水平的實驗平臺^[4]。

為培養具有生態意識、環保意識和可持續發展意識的新時代大學生，安徽工業大學利用省部共建經費，

結合建筑環境與設備工程專業特色建設需要，在校內建立了幾個綜合性、開放性實驗平臺，如“基于低品位熱源的熱泵空調運行調節實驗系統”“通風除塵性能測試實驗平臺”等。這些實驗平臺除了開設綜合性、開放性、創新性專業實驗外，還可以為學生的運行調試實習提供平臺，培養學生分析和解決實際問題的能力。

（一）基于低品位熱源的熱泵空調運行調節實驗系統

該實驗平臺空調區域面積約120 m2，設計時以冷負荷160 W/m2計算，冷負荷共計19.2 kW，所選水冷熱泵機組制冷量為20 kW。該實驗平臺平面布置圖及水系統工藝流程圖分別如圖1和圖2所示。

夏季制冷工況，開啟冷水機組系統，冷卻塔補水通過自來水直接補水，冷媒水系統補水方式為自來水經全自動軟化裝置軟化后進入補水箱再接入循環水泵入口處（集水器出口處）實現補水，達到軟化水箱兼高位定壓水箱的作用。冬季采暖工況，冷水機組停開，經相應閥門切換，由帶電輔助加熱的太陽能集熱器提供熱媒水作為熱泵機組的熱源。

為考察不同的出風方式及管路布置形式對空調系統的影響，實驗室空調系統末端裝置采用幾種不同類型的風機盤管，實驗室內相對的墻面各安裝上側送風盤2臺，以實現水系統的同程與異程水力失調運行及調節實驗。其中1個實驗室內還安裝吊頂卡式機1臺及落地明裝立式下側送風盤1臺，以實現一個實驗室內有3種不同的送風方式。此外，在此實驗平臺上，可以完成空調區域溫度濕度分布測量、熱泵機組運行特性測量、末端設備性能測量等。利用這些數據可以分析空調設備的能耗狀況以及節能途徑。

（二） 通風除塵性能測試實驗平臺

該實驗平臺占地面積60 m2，實驗室的平面布置如圖3所示。該實驗系統主要由旋風除塵器和袋式除塵器組成，其中旋風除塵器主要用來預處理一些粉塵粒徑較大的顆粒，而袋式除塵器用來過濾顆粒粒徑很小的微小顆粒物。該實驗系統設計時管道及除塵設備均為有機玻璃制作而成，可以用來演示含塵氣體的凈化過程及除塵設備的工作原理，在此基礎上可以通過改變除塵器的結構，設計一些開放性、創新性的實驗。

在實驗臺上，可以通過更換不同種類的布袋來研究過濾材料對袋式除塵器過濾性能的影響，從而優選出一種濾料性能高、壽命長的布袋；可以研究不同進風方式對袋室內流場均勻性的影響，從而選擇一種最佳的進風方式。此外，通過實驗系統中的清灰裝置，還可以研究不同清灰結構對袋式除塵器清灰性能的影響，從而選擇最優的清灰結構。通過上述實驗，可以優選出一種清灰效率高、能耗低、濾袋壽命長的較為合理的袋式除塵器結構，對進一步優化袋式除塵器結構，改善大氣環境具有重要理論研究價值和實際意義。

二、 專業實驗平臺在生產實習中的作用

生產實習環節可以讓學生在勞動中扮演專業建設者的角色，并在現場工程技術人員的具體指導和實習指導教師的有效引導下，熟悉專業范圍內各種系統及施工安裝、運行維護等工作，為今后學習專業課，從事工程設計、施工經營管理等工作打下良好的基礎。該環節還可以培養學生的創新精神，加強學生的實踐能力，是保證人才成長的必經之途^[5]。

學校建環專業生產實習安排在第六學期暑假，時間為3周，實習方式為分組或集中進行。實踐中存在聯系實習單位困難、實習內容不全面、學生動手機會少、實習效果不理想等問題，因此，在建環特色專業建設過程中，可將“基于低品位熱源的熱泵空調運行調節實驗系統”和“通風除塵性能測試實驗平臺”作為本科生的部分生產實習基地。在生產實習環節中，將學生分組（5～6人一組），在整個實習周期內，每小組在教師的指導下依次進行實際操作，從設備的安裝、調試到實際運行時參數的測量及系統運行特性的監測。實習過程中，要求每位學生都參與設備的安裝及調試環節，并進行一系列實驗測試。實習結束后，撰寫實習報告，要求了解設備的現狀與發展趨勢，具備搜集、歸納國內外相關技術信息的能力，掌握相關設備的工作原理，熟悉設備結構，并具備初步分析設備零部件功能的能力，最后對專業實驗平臺的建設提出意見和建議。

通過上述環節的實施，可以為學生提供充分的學習內容及動手操作的機會，以培養建環專業本科生的工程實踐能力，如相關實驗技能的鍛煉、技術改進及創新等。因此，對培養學生節能環保意識、分析和解決問題的能力、團隊意識及創新能力起著至關重要的作用。

三、專業實驗平臺在畢業設計中的作用

畢業設計是實現本科培養目標的重要教學環節，是評價高校教學質量的重要標志，是人才培養的重要組成部分，是知識與技能的綜合訓練。對于學生而言，通過畢業設計這段時間相對集中的工作，將在理論與實踐的初步結合方面邁出重要的一步。

在畢業設計階段，遴選部分學生，采取團隊合作模式，結合所建設的專業實驗平臺，在生產實習的基礎上進行空調系統運行、空調區域溫濕度分布及通風除塵凈化的相關實驗測試。學生除具備設備安裝、調試的能力外，還要掌握系統性能的實驗方法與測試設備的使用條件，熟悉設備性能與經濟評價標準，具備實驗的設計、測試、結果的處理分析及研究報告撰寫的能力。與此同時，學生可以結合實驗測試結果完善CFD軟件的有關計算模型，使其熟悉建筑環境及設備工程的優化設計方法。

總之，經過上述環節的訓練，建環專業的學生畢業后能掌握系統綜合設計的基本知識和技能，具備較好的交流與溝通能力，并具備一定的創新意識和創新設計能力。

四、結語

建筑環境與設備工程專業是一個面向應用的工程類專業，而專業實驗平臺是培養工程人才的重要硬件之一。學生經過專業實驗平臺的實訓和學習，參與空調系統和通風除塵系統的設計、組裝、調試、運行、檢測等實踐訓練環節，對學生靈活運用專業基礎理論知識，鍛煉創新實踐能力，提高人際交往能力、組織協調能力、表達溝通能力以及團隊合作意識均起著至關重要的作用，同時這些綜合性實驗平臺的建設對建環專業特色的形成具有重要的實際意義。

參考文獻：

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Application of the integrated specialty experimental platform in the construction of building environment specialty with characteristics

QIAN Fuping， LU Jinli， ZHANG Zhi， JI Guofu

（School of Civil Engineering and Architecture， Anhui University of Technology， Ma’anshan 243002， P. R. China）

Abstract：This paper discussed the importance of comprehensive experiment platform in the process of talent training of building environment and equipment engineering specialty. With the experiment platform we can train the students in production practice and graduation design. With the practical training of design， installation， debugging， function and testing for experiment platform， the flexible use of basic theoretical knowledge and deepening professional knowledge were trained. Meanwhile， the student’s awareness of energy saving and environment protection， the ability to analyze and solve problems， team awareness and innovation ability were trained.

Keywords：experimental platform； production practice； graduation design； characteristics specialty