建筑环境与设备工程专业概论.doc

一.专业由来 1998年按国家教委专业目录修订要求。本科专业的“供热通风与空调工程”与“城市燃气工程”合并为“建筑环境与设备工程”专业。适当增加部分室内给排水和电气工程的内容。扩大了原有专业范围，逐渐形成具有专业范围更宽、就业面更广的新本科专业。建筑环境：建筑物内的各种人工环境： 热环境 声环境 光环境等建筑设备 ：建筑物内各种公共设施：采暖、通风、空气调节设备建筑给排水设备（给水、排水、热水供应、消防等）建筑电气设备（照明、家用电器、通讯等）燃气供应设备等 通过本专业人员对建筑物室内采暖、通风、空调、给排水、电气、燃气系统的设计、安装、运行管理，创造一种适合人们生活或生产需要的人工环境。专业创始于1952年，首批开办的学校有哈尔滨工业大学，清华大学，同济大学和东北工学院 ，1955年，哈工大首届研究生毕业后分赴各地，又在天津大学、太原工学院、重庆建筑工程学院和湖南大学成立了暖通专业，与前四校一起，通常称之为“老八校”。 改革开放后，发展迅速。1977年58多所，2007年148所，现在200多所。三.本专业在国民经济中的地位 为建筑业和工业生产服务，与能源和环境密切相关。承担了建筑领域中可持续发展的重要任务。专业设计领域 ： 社会发展领域：城市建筑建造 制造业领域：建筑设备生产四.我校建环专业发展历史1984年招收第一届本科生1986年成立环境工程系2002年成立内蒙古科技大学及能源与环境学院2007年招收第一届硕士研究生(一)、培养目标 本专业培养适应我国社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新意识和工程实施能力的建筑环境与设备工程专业高级应用型技术人才。 毕业生能够从事工业与民用建筑室内环境与暖通空调、通风除尘、采暖供热、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统、建筑热能供应系统的设计安装调试运行管理、以及建筑自动化系统的方案制定，并具有初步的应用研究与开发能力，能够在设计研究院、建筑工程单位、物业管理公司及相关的科研、生产和教学等单位从事技术与管理工作。 七.专业网站 (中国暖通空调制冷网) http:/ (中国暖通空调网) （空调制冷协会） （国际能源组织能耗分析中心） (英国建筑设备工程师学会) (美国暖通空调制冷学会) （美国绿色建筑研究协会） （国际空气流动和控制协会）常用设计规范采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）建筑给水排水设计规范GB50015-2003锅炉房设计规范GB50041-2003城市热力网设计规范CJJ34-2002冷库设计规范GB50072-2001城镇燃气设计规范GB50028-93 （2002版）建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-2002通风与空调工程施工质量验收规范GB50234-2002十一.执业资格考试（全国勘察设计注册公用设备工程师资格考试） 本专业未来可取得的职业资格包括:注册公用设备工程师(全国勘察设计注册暖通空调工程师)和注册监理工程师 注册公用设备工程师(暖通空调)执业资格考试 （一）、具备以下条件之一者，可申请参加基础考试： 1取得本专业（指公用设备专业工程中的暖通空调、动力、给水排水专业），或相近专业大学本科及以上学历或学位。 2取得本专业或相近专业大学专科学历，累计从事公用设备专业工程设计工作满1年。 3取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位，累计从事公用设备专业工程设计工作满1年。 基础考试科目 一、高等数学 二、普通物理 三、普通化学 四、理论力学 五、材料力学 六、流体力学 七、计算机应用基础 八、电工电子技术 九、工程经济 十、热工学(工程热力学、传热学) 十一、工程流体力学及泵与风机 十二、自动控制 十三、热工测试技术 十四、机械基础 十五、职业法规 （二）基础考试合格，并具备以下条件之一者，可申请参加专业考试：1取得本专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满2年；或取得相近专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满3年。2取得本专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满3年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年。 3取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年；或取得相近专业双学士学位或研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年。 4取得通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年；或取得未通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年。5取得本专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年；或取得相近专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满7年。 6取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满8年。专业考试科目 采暖(含小区供热设备与热网）(2) 通风(3) 空气调节(4) 制冷技术(含冷库制冷系统)(5) 空气洁净技术(6)民用建筑房屋卫生设备 第二讲 建筑与能源和环境关系 能源、环境、人口是影响全球可持续发展的三大重要因素。 建筑与能源和环境关系密切： 建筑领域的能源消耗包括建筑材料的生产和运输过程、建筑物的建造过程和维持良好的建筑室内环境等运行过程消耗的能源。 我国建筑用能已超过全国能源消费总量的 1/4，并随着人民生活水平提高上升到1/3以上。 建筑领域所引起的环境问题主要包括建筑材料和建筑设备使用中对室内空气品质的影响、空调使用时制冷剂氟利昂泄漏导致大气臭氧层破坏和夏季空调使用时向外界排热造成城市热岛等问题。可持续发展： 既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。第一节 建筑与建筑环境一.建筑种类1.按用途分 办公建筑 工业建筑 商业建筑建筑 公共建筑 旅游建筑 民用建筑 科教文卫建筑 住宅建筑 通信建筑 交通运输建筑2.按与能源与环境关系分 绿色建筑是指在建筑物建造和使用过程中，消耗的资源少，消耗的能源低，对环境的影响小的建筑。 生态建筑是指尽可能的利用当地的环境和自然条件，不破坏当地的环境，确保生态体系健全运行的建筑。 可持续建筑是指达到或者超过节能设计标准要求的建筑。着重满足建筑物能耗指标的要求。二.建筑环境（一）什么是建筑环境 “建筑室内环境”简称“建筑环境”。 建筑环境由室内热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境组成，建筑围护结构以及相关建筑设备是实现这种环境的硬件设施。（二）如何调节建筑环境1.被动式调节 利用建筑围护结构进行建筑室内环境调节的方式2.主动式调节 利用相关建筑设备进行建筑室内环境调节的方式(三）室内空气品质1.病态建筑综合症 上世纪60-70年代，由于西方国家发生了能源危机，为了节能，在空调设计时，降低了新风量标准（从25.2m3/h人降到8.4 m3/h人）。人们长期在新风量小的空调环境下工作和生活，时间长了就产生一种不明原因的症状，如咽干、头晕、咳嗽等类似感冒的症状，这种症状统称为“病态建筑综合症”，主要是由于室内缺少新鲜空气，CO2浓度过高引起的。2.室内空气品质的评价(1)客观评价法 通过检测室内环境中一种或几种污染物浓度，对照卫生标准，只要空气检测结果不超标，则室内空气合格。 民用建筑室内空气品质的评价，传统上用CO2浓度、含尘浓度或其他已知并能测量的污染物浓度作为控制指标。弊端: 由于室内还存在一些没超标的污染物和未知的、不能被测量的污染物，在这种室内环境中，人体仍然感到空气污浊、容易疲劳，并对视觉、味觉和嗅觉产生不良反应，因此仅有客观评价是不够的。(2)主观评价法 丹麦学者P.O.Fanger是这样定义室内空气品质：品质反映了人们满足的程度，如果人们对空气满意，就是高品质。反之，就是低品质。 英国CIBSE(Chartered Institute of Building Services Engineers)是这样定义室内空气品质：如果室内少于50%的人能察觉到任何气味，少于20%的人感觉到不舒服，少于10%的人感觉到粘膜刺激，并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁，则可认为此时的室内空气品质是可接受的。弊端： 例如有些有害气体如氡、CO， 尽管是微量的，没有刺激作用，也不会被人感受到，但其潜在的危害是很大，因此仅有主观评价是不够的。3.主客观评价法 美国ASHRAE标准62-1999R中这样定义室内空气品质：空气中没有污染物浓度达到了公认的权威机构所确定的有害物浓度范围的已知的污染物，且处于该环境中的绝大多数人（80）没有对室内空气表示不满意，则可认为室内空气品质是可接受的或是满意的。此定义将人的主观感受与客观事实结合起来，相比而言，是比较科学与全面，在国际上获得了广泛的认可。第二节 建筑节能胡锦涛总书记在十七大报告中指出：“必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置。” 一.建筑节能 在建筑工程设计和建造中依照国家有关法律、法规和建筑节能标准，采用节能型的建筑材料、产品和设备，提高建筑物围护结构的保温隔热性能和采暖、制冷设备的能效比，减少建筑使用过程中的采暖、制冷、照明等能耗，合理有效地利用能源。能效比EER=采暖、制冷设备提供的热、冷量/采暖、制冷设备消耗的能量二.建筑节能的内容（一）建筑设计与建筑热工节能1.建筑设计节能选择合理体形系数 体形系数：建筑物与室外大气接触的 外表面积与其所包围的 体积的 比值。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。 体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面积越大，传热损失越大。2.建筑热工节能墙体节能：内外保温墙体等门窗节能：密封型材、Low-E玻璃、中空玻璃、 塑钢门窗、铝合金门窗等屋顶节能：隔气层、坡屋顶等围护结构节能技术与气候有关：寒冷地区 保温炎热地区 隔热（二）建筑设备节能 在建筑设备系统中，用于调节室内环境的暖通空调系统消耗的能量最多。1.暖通空调系统设计节能：（1）详细进行系统的冷热负荷计算；（2）选择高效冷热源设备、空调机组及末端设备；（3）合理进行系统管路设计；（4）合理调节新风比；（5）采用热回收设备等。2.暖通空调系统设计节能技术：（1）舒适、节能、便于分户计量的低温地板辐射供暖系统；（2）节省传输系统能耗的变风量和变水量空调系统；（3）适合于利用低品位能源的热泵空调系统；（4）将用电低谷段的电力用于制冷的蓄能空调系统等。2.暖通空调设备运行节能 合理调节建筑室内的温湿度,在保证合理的室内热环境的基础上,降低系统运行能耗; 根据建筑负荷变化特性,充分利用建筑围护结构的蓄热特性,进行最佳启动和停机时间控制,降低系统运行能耗; 合理利用和控制室外新风量,在过渡季节,可尽量利用室外新风,节约人工冷热源的能耗; 利用计算机控制系统控制空调系统,优化系统运行,如系统中冷热源、水泵、风机等用能设备的优化和匹配运行,达到系统整体节能等。三.建筑节能综合技术建筑物寿命周期内包括7个阶段:规划、设计、建造、运行、管理、维护和拆除。在此周期内所有的节能技术为建筑节能综合技术建筑节能综合技术包括： 根据建筑功能和当地气候，科学合理地确定建筑朝向、平面形状空间布局、外观体型、间距、层高； 选择节能型建筑材料，保证外围护结构的 保温隔热性能； 对建筑的周围环境进行绿化设计； 全面应用建筑设备节能技术等。清华大学中意环境节能楼2006年中国科技部和意大利环境与国土资源部合作的最大项目-清华大学中意环境节能楼(SIEEB)在清华大学校园东南角落成。 该楼由意大利著名建筑师马利奥古奇内拉（MarioCucinella）设计，是一座高40米的退台式C形建筑。地上10层，地下2层，共2万多平方米，总造价2.6亿元。 它应用了自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能发电、中水利用、绿色建材和智能控制等国际上最先进的技术、材料和设备。充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。四.已颁布的主要建筑节能标准 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分) （ JGJ26-95） 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（ JGJ134-2001） 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003） 公共建筑节能设计标准（GB50189-2005） 建筑照明设计标准（GB50034-2004） 开始建立建筑节能标准体系建立健全建筑节能法规体系中华人民共和国节约能源法补充修改,增补建筑节能内容建议国务院制定建筑节能管理条例建设部修订民用建筑节能管理规定 讨论： 如果你是个设计师，你会如何进行建筑和室内环境设备的设计？第三讲 暖通空调一.什么是暖通空调 采暖(供暖)、通风和空气调节是建筑室内环境控制技术的三个分支，既有区别又有联系。习惯上，把采暖(供暖)、通风和空气调节简称为暖通空调，英文缩写为HVAC（Heating Ventilating and Air Conditioning）1.供暖 向建筑物供应热量，保持室内一定温度。 有热水供暖系统、蒸汽供暖系统。2.通风 利用自然或机械的方法向室内送入室外新鲜空气（新风），并将室内空气排至室外，从而使得室内空气品质满足人体或生产工艺要求。即用室外空气来置换室内空气。送入室内和排到室外的空气，可以经过处理，也可不经过处理。 有全面通风系统和局部通风系统。3.空调 实现对室内空气的温度、湿度、流动速度和洁净度（含尘浓度和细菌浓度） “四度” 的调节和控制，提供足够量的新鲜空气并控制设备产生的噪声。它兼有供暖和通风的部分任务。 有全空气空调系统、空气-水空调系统和冷剂空调系统。二.暖通空调系统组成：制备冷、热媒的冷、热源输送冷、热媒的管网使用冷、热媒提供的冷、热量的 暖通空调用户建筑给排水给排水工程是为人们生活、生产和消防等提供用水，同时排除使用后的污（废）水以及落在屋面上的雨水，必要时还需对各种污（废）水进行适当的处理，以保证改善环境，利于污水的二次利用，节约水资源。建筑给排水可分为给水和排水两部分。给水系统包括水源、水的处理（如自来水厂）、水的储存、输配及用水设备等；排水系统包括污（废）水的回收、输送、处理及排放等。燃气供应工业与民用燃气种类有天然气、人工煤气、液化石油气、沼气等，燃气需经过制备、储配、调压与输送等过程，最后到用户使用。燃气系统主要包括室内燃气管路的布置与敷设、常用燃气用具等。建筑电气各类民用建筑的高、低压配电系统、电力配电系统、照明配电系统、防雷接地系统、有线电视系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、火灾自动报警系统及消防联动系统、综合布线系统等设计内容 第三讲专业教育的发展第一节 国际专业教育的发展一.俄罗斯的专业教育专业方向:1.供暖、通风与空气调节2.供热、供燃气与锅炉设备3.大气环境保护4.建筑能量管理 俄罗斯的供热、供燃气与通风专业成立于1928年，本科学制一般为五年。他们始终认为，综合性是本专业的特点，本专业的工程系统设计是建筑的一部分。所以，七十多年坚持综合性的特点基本没作变化，只是增强了大气环境的内容。 二.美国的专业教育设有本专业的知名高校1.卡内基梅隆大学 2.乔治亚理工学院3.麻省理工学院 4.俄克拉荷马州立大学 美国将本专业设置在建筑系和机械系，其教学内容多为冷、热源设备，如：制冷机、锅炉原理，而研究本专业的工程系统设计较少。由于专业侧重于设备制造，所以，毕业后的学生对机电一体化和新产品开发有较强 的理解。这也是美国建筑设备制造业一直居于世界领先的原因。他们本科阶段的学习，实际上只完成专业基础课的学习，接触专业不多，所以，就业面很宽，但毕业生一般需要所在工作单位进行培训后才能工作。 美国培养模式的不足是学生对建筑缺乏了解，不懂得暖通空调系统如何与建筑结构协调。注意到这一问题，现在美国一些高校开始设置Building Technology专业，类似于我们的专业设置。 三.英国的专业教育英国（包括瑞典、丹麦等西欧、北欧国家）的教学模式与美国正好相反，学生大部分时间是学习专业课，基 础课学时压至最低限（即够用为度），其专业内容覆盖了所有形成建筑功能的环境设备系统（暖通空调， 照明，音响）和公共设施系统（供电，通讯，消防，给排水，电梯）。在专业教学中，暖通空调与建筑电气 技术占了很大的比例。他们的学生毕业后三年为注册设备师。 四.日本的专业教育设有本专业的知名高校1.东京大学 2.京都大学 日本的本专业是作为建筑设备方向放在建筑系。学生一年级开设“建筑环境工学概论”，二年级开设“建筑环境工学”、“建筑设备”等课程，三年级以后选择专业方向，分成：建筑学，建筑结构，建筑设备三个方向。 所以，日本的建筑设备专业与建筑结合十分紧密，他们的建筑设备工程系统设计也十分严谨完善。该教学模式使得学生对建筑的认识比较全面，对建筑及建筑设备系统有较深的理解，学生不仅有建筑的整体观念，而且还有建筑室内环境（声、光、热、）的系统知识。因此，无论学生从事设计、施工还是管理，都能比较好 的处理建筑与建筑设备系统之间的各种关系。 雄厚的研究力量加上系统的人才培养模式，致使日本一直处于本专业领域的前列，尤其在空调领域的系统研 究上已逐渐成为世界最高水平。 第二节 国内专业教育的发展专业教育发展历程1.专业创建与起步阶段（1952-1958）2.探索与