暖通空调大学课程设计

暖通空调大学课程设计一、教学目标

本课程以暖通空调系统设计为核心，旨在培养学生系统掌握暖通空调基本原理、设计方法和工程应用能力。知识目标方面，学生需熟悉暖通空调系统组成、热力学基础、空气调节原理、通风与防排烟技术，并理解相关国家标准和规范；技能目标方面，学生应能运用设计软件完成空调负荷计算、系统选型、气流设计及能耗分析，并能绘制典型系统和施工纸；情感态度价值观目标方面，学生需树立绿色节能理念，增强工程伦理意识，培养团队协作和问题解决能力。课程性质属于专业核心课，学生具备机械基础和流体力学知识背景，但设计实践经验不足；教学要求强调理论联系实际，注重计算与绘结合，通过案例分析和项目实践提升综合能力。具体学习成果包括：掌握暖通空调负荷计算方法，能独立完成中小型办公建筑空调设计，熟悉AutoCAD和鸿业等设计软件操作，并能撰写完整的设计说明文档。

二、教学内容

本课程围绕暖通空调系统设计核心知识体系展开，教学内容紧密围绕课程目标，确保科学性与系统性，涵盖设计原理、方法、软件应用及工程实践。教学大纲以主流教材《暖通空调设计手册》和《建筑环境与设备工程概论》为基础，结合行业最新规范和标准，共分为五个模块，总课时为48学时。

**模块一：暖通空调系统概论（8学时）**

教学内容主要包括暖通空调系统分类、组成及工作原理。重点讲解空调负荷计算方法，包括围护结构传热计算、人体散热计算、设备散热计算及新风量确定。教材对应章节为第3章和第4章，具体包括：

-建筑热负荷组成及计算（3.1-3.3节）

-空气调节负荷计算（4.1-4.4节）

学生需掌握不同负荷成分的计算公式及参数选取依据，为后续系统设计奠定基础。

**模块二：空气调节系统设计（12学时）**

教学内容聚焦空气处理设备选型与气流设计。重点介绍冷热源系统（冷水机组、锅炉）、空气处理机组（表冷器、加热器、加湿器）及末端装置（风机盘管、风口）的设计方法。教材对应章节为第5章和第6章，具体包括：

-冷热源设备选型与性能评价（5.1-5.3节）

-空气处理过程计算与设备选型（6.1-6.4节）

-气流设计原则与计算（6.5-6.6节）

学生需通过案例分析，学会根据建筑功能需求确定系统形式，并完成设备性能参数匹配计算。

**模块三：通风与防排烟系统设计（10学时）**

教学内容涵盖自然通风、机械通风及防排烟系统设计。重点讲解通风量计算、风口布置及防排烟系统联动控制。教材对应章节为第7章和第8章，具体包括：

-自然通风设计计算（7.1-7.2节）

-机械通风系统设计（7.3-7.4节）

-防排烟系统设计与规范（8.1-8.3节）

学生需熟悉《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017，并完成典型建筑通风设计。

**模块四：设计软件应用（8学时）**

教学内容以AutoCAD和鸿业暖通软件为核心，讲解系统绘制、负荷计算及报表生成。重点训练学生使用软件完成中小型办公建筑空调系统设计，教材对应附录及配套案例，具体包括：

-AutoCAD系统绘制规范（附录A）

-鸿业软件参数设置与计算流程（案例1-3章）

学生需通过实训，掌握软件操作技巧并输出完整设计纸。

**模块五：工程实践与规范（10学时）**

教学内容围绕设计规范、节能措施及施工审查展开。重点讲解《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012关键条款，结合项目案例分析设计优化方法。教材对应第9章和第10章，具体包括：

-节能设计要求与节能计算（9.1-9.3节）

-施工设计深度与审查要点（10.1-10.3节）

学生需完成设计总结报告，并参与小组方案比选，培养工程实践能力。

三、教学方法

为有效达成课程目标，本课程采用多元化教学方法组合，注重理论与实践结合，激发学生学习兴趣与主动性。具体方法如下：

**1.讲授法**

针对暖通空调系统基本原理、设计规范等基础性内容，采用讲授法进行系统讲解。结合PPT、动画及表，清晰呈现复杂概念，如热负荷计算公式推导、空气处理过程原理等。教材章节对应模块一和模块二的核心知识点时，通过板书强化关键步骤，确保学生掌握理论框架。每讲完一个知识点后，设置提问环节，检验理解程度，例如在讲解《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012时，直接引用条文并分析工程案例，加深记忆。

**2.案例分析法**

以实际工程项目为载体，开展案例教学。选取典型办公建筑、医院或商场等项目的完整设计案例，覆盖负荷计算、系统选型、纸绘制全流程。例如，以教材配套案例“某写字楼空调设计”为基础，分组让学生扮演设计团队，完成负荷计算书、设备选型表及系统绘制。通过对比不同方案的优缺点，学习设计决策依据，培养工程思维。案例分析需紧扣教材第5章冷热源系统及第6章末端装置选型内容，强化理论联系实际能力。

**3.讨论法**

围绕节能设计、规范应用等开放性问题讨论。例如，针对“VRF系统与风机盘管系统在节能性上的对比”展开辩论，要求学生结合教材第9章节能计算方法，提出数据支持观点。讨论法需控制时间，教师引导方向，确保围绕核心知识点展开，避免偏离教材内容。

**4.实验法（软件模拟）**

利用鸿业暖通、天正建筑等设计软件开展模拟实验。学生需完成教材案例中的系统绘制、参数输入及负荷计算，对比软件结果与手工计算差异。通过反复操作，掌握软件核心功能，为后续独立设计奠定基础。实验法需与模块四软件应用内容同步，强调操作规范与纸标准化。

**5.小组合作法**

以4-6人小组为单位，完成通风设计或防排烟方案比选。例如，分组设计某商场防排烟系统，需依据教材第8章规范，完成排烟量计算、风口布置及疏散路径模拟。小组需提交设计方案书，教师根据纸完整性、规范符合性及创新性评分，培养团队协作能力。

教学方法穿插使用，避免单一模式，通过问题驱动、任务导向激发学生探究欲望，确保知识与技能双重提升。

四、教学资源

为支持教学内容与多样化教学方法的有效实施，课程构建了涵盖理论、实践与工具的综合性教学资源体系，确保学生能够深入理解暖通空调设计原理并提升实践能力。具体资源配置如下：

**1.教材与参考书**

主教材选用《建筑环境与设备工程概论》（最新版）及《暖通空调设计手册》（第3版），作为知识体系核心载体。配套参考书包括《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）及《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2016），供学生查阅最新规范条文。此外，提供《实用暖通空调设计计算》作为计算方法补充，强化公式应用能力。所有资源与教材章节内容强关联，确保知识覆盖与深度一致。

**2.多媒体教学资源**

制作包含系统原理动画、工程案例视频及参数对比表的PPT课件，动态展示空气处理过程、冷热源选型决策等抽象内容。引入3D模型库，如风机盘管、冷水机组等设备三维，辅助讲解设备结构。案例视频涵盖教材中“某医院空调设计”等完整项目流程，展示负荷计算、纸绘制全环节，丰富可视化学习体验。所有多媒体资源标注教材对应章节，如模块二空气处理章节配套“表冷器性能曲线分析”动画，强化参数理解。

**3.设计软件与仿真平台**

配置鸿业暖通设计软件、AutoCAD及天正建筑教学版，覆盖方案设计、负荷计算、纸绘制全流程。提供软件操作微课视频（如“鸿业参数设置教程”），与教材模块四软件应用内容同步。引入能耗模拟软件DeST简版，开展“不同气流节能性对比”仿真实验，需结合教材第9章节能设计要求进行分析，深化绿色设计理念。软件资源按功能分类上传至教学平台，学生可自主练习，与案例分析法、实验法配套使用。

**4.实践类资源**

收集整理10个典型项目设计纸（如商场通风系统、医院手术室空调设计），供案例分析法和小组合作法使用。纸与教材第7章通风及第6章末端设计内容关联，学生需标注计算参数、规范符合性，培养纸审阅能力。此外，提供“某项目施工审查问题集”，对照教材第10章施工设计深度要求，学习常见错误与修正方法。

**5.工程案例库**

建立包含5个完整设计案例的数据库，涵盖不同建筑类型（办公、商业、医疗）的暖通空调系统全过程设计资料。案例材料包含负荷计算书、设备选型表、纸及设计说明，与教材各章节内容匹配。学生通过小组合作完成案例改方案，如“某酒店冷源方案优化”，需调用教材模块一负荷计算方法及模块二设备选型知识，提升综合应用能力。

教学资源分层配置，理论资源紧扣教材，实践资源对接行业需求，多媒体与软件资源强化互动体验，确保支持教学内容与方法的落地实施。

五、教学评估

为全面、客观地评价学生学习成果，课程构建多元化、过程性评估体系，涵盖知识掌握、技能应用与综合能力，确保评估方式与教学内容、目标及教学方法保持一致。具体评估方案如下：

**1.平时表现（30%）**

平时表现评估贯穿整个教学过程，包括课堂参与度、讨论贡献及小组协作情况。评估内容与教材章节内容紧密关联，例如在讲授模块二空气处理系统设计时，要求学生参与设备选型方案的讨论并提交书面建议，依据其发言质量、数据引用准确性（参考教材第6章选型依据）及对规范条文的理解程度进行评分。小组合作任务如“防排烟系统设计比选”，评估小组分工合理性、纸规范性（对照教材第8章要求）及方案汇报的完整性，占平时表现40%。剩余60%依据课堂提问回答情况、随堂测验（覆盖教材第3章热负荷计算关键公式）结果记录评分。

**2.作业（30%）**

作业设计紧扣教材核心知识点，分为计算类、绘类和设计简答类。计算类作业如“某实验室夏季空调负荷计算”，要求学生运用教材第4章方法完成逐时负荷或稳定负荷计算，重点考核公式应用与参数选取能力。绘类作业以“绘制风机盘管系统轴测”为例，需参照教材第6章风口布置原则及例标准，考察软件操作与制规范性。设计简答类如“分析VRF系统与空调的适用性差异”，需结合教材第5章系统形式特点及第9章节能要求进行论述。所有作业提交后，教师根据正确率、逻辑性及与教材内容的契合度进行评分，并反馈典型错误，强化知识掌握。

**3.考试（40%）**

考试分为理论考试与实践考试两部分，全面检验知识体系与工程应用能力。理论考试（占比60%）采用闭卷形式，题型包括单选（占20%，覆盖教材第7章规范条文）、多选（占20%，考察教材第3章负荷组成）、简答（占30%，如“解释置换通风原理及适用条件”，关联教材第7章通风方式）。实践考试（占比40%）采用开卷形式，提供典型建筑平面（如教材案例简化版），要求学生在2小时内完成：①空调负荷计算书（占20%，考核教材第4章方法）；②风机盘管系统选型表及平面布置（占20%，结合教材第6章设备性能与布置要求）。考试内容与教材章节对应，重点考核学生独立解决实际问题的能力。

**评估标准**

所有评估方式均制定量化的评分细则，例如计算作业按步骤给分，纸作业采用“规范性（40%）+准确性（40%）+完整性（20%）”三级评分法。考试实行百分制，按权重折算总成绩。评估结果不仅用于评价学生，也用于教师反思教学方法，如通过作业错误率调整后续对教材第5章冷热源选型的讲解深度。

六、教学安排

本课程总学时为48学时，教学安排遵循认知规律，兼顾理论深度与实践应用，分模块推进，确保在有限时间内高效完成教学任务。教学进度与教材章节内容紧密对应，同时考虑学生专业基础及课程衔接需求。具体安排如下：

**1.教学进度**

课程共12周完成，每周4学时，其中理论授课2学时，实践/讨论2学时。教学进度表按模块顺序推进，与教材章节匹配：

-第1-2周：模块一暖通空调系统概论（教材第3-4章）

理论：负荷计算原理与方法；实践：分组完成基础负荷计算题（教材配套习题）。

-第3-4周：模块二空气调节系统设计（教材第5-6章）

理论：冷热源与空气处理设备选型；实践：鸿业软件基础操作训练（绘制简单系统）。

-第5-6周：模块三通风与防排烟系统设计（教材第7-8章）

理论：通风量计算与防排烟规范；实践：分析教材案例“医院通风设计”并讨论优化方案。

-第7周：模块四设计软件应用（教材附录及案例1-3章）

理论：AutoCAD与鸿业深度应用；实践：完成风机盘管系统设计并输出纸。

-第8-9周：模块五工程实践与规范（教材第9-10章）

理论：节能设计要求与施工审查要点；实践：小组合作完成防排烟方案比选并汇报。

-第10-11周：复习与案例整合

理论：重点难点串讲；实践：完成教材终章综合案例“商场暖通设计”修改方案。

-第12周：考试周

理论+实践：理论考试（3学时）+实践考试（2学时）。

**2.教学时间与地点**

采用集中授课模式，每周固定安排2学时理论课（周二下午）于教学楼A栋301教室进行，另2学时实践课（周四下午）于实验楼B栋机房进行，确保学生能充分使用设计软件。教学地点配备网络教学平台，上传课件、案例及软件资源，方便学生课后复习。

**3.考虑学生需求**

进度安排中设置“缓冲周”（第7周），在完成防排烟模块后留出调整时间，解决学生可能遇到的软件操作或规范理解问题。实践环节采用分组轮换制，确保每人都能熟练掌握AutoCAD与鸿业软件，满足不同基础学生的需求。课后通过平台答疑，针对教材第9章节能计算等难点问题提供补充资料，适应学生自主学习的节奏。

七、差异化教学

针对暖通空调课程学生间存在的知识基础、学习风格及能力差异，本课程实施差异化教学策略，通过分层任务、多元资源与弹性评估，满足不同学生的学习需求，确保每位学生都能在原有水平上获得提升。差异化设计紧密围绕教材核心内容展开，具体措施如下：

**1.分层任务设计**

基于教材章节难度，设计基础型、拓展型与挑战型三类任务。例如，在模块二空气处理系统设计（教材第5-6章）中，基础型任务要求学生完成教材例题的复算与软件参数核对；拓展型任务要求对比分析教材中不同冷热源系统的经济性（结合第5章选型依据）；挑战型任务则要求学生自主设计某实验室的变风量系统，需查阅教材第6章附及《公共建筑节能设计标准》GB50189相关条文。任务难度与教材内容深度匹配，允许学生根据自身能力选择不同层级。

**2.多元资源供给**

提供分层资源库，支持不同学习风格的学生。对教材第3章负荷计算公式抽象难懂的学生，提供“传热过程动画解析”微课视频及“逐时负荷计算步骤解”；对实践操作能力强的学生，开放高阶软件功能教程（如鸿业能耗模拟模块），供其探索教材第9章节能优化方案。此外，建立“规范条文解读”文档库，供不同需求的学生查阅，如基础薄弱者侧重教材附录B基础符号表，专业需求者深入GB50736-2012第4章新风量计算细节。

**3.弹性评估方式**

评估方式兼顾过程与结果，允许学生展示不同优势。平时表现中，课堂讨论环节对逻辑思维型学生（如快速总结教材第7章自然通风优缺点）给予侧重，小组合作中鼓励动手型学生（如负责纸绘制，需符合教材第6章例标准）发挥长处。作业设计采用“选做题”模式，如计算作业可选教材基础题或拓展题，实践作业可选风机盘管设计或变制冷剂流量系统（VRV）概念方案，均需关联教材相应章节知识点。考试阶段，理论部分提供部分教材原题，实践部分允许学生自带计算参数（需注明来源），考核其综合应用教材知识解决实际问题的能力。

通过差异化教学，确保基础型学生掌握教材核心要求，进阶型学生深化理解，优秀型学生拓展能力，最终实现全体学生与课程内容的良性互动。

八、教学反思和调整

为持续优化暖通空调课程教学效果，教学团队将在实施过程中建立常态化反思与动态调整机制，确保教学活动与教材内容、学生需求及教学目标保持高度一致。反思与调整重点围绕知识传递效率、实践能力培养及学生反馈展开，具体措施如下：

**1.基于教学环节的反思**

每次理论授课后，教师需对照教材章节目标，反思内容深度与进度匹配度。例如，在讲解教材第4章逐时负荷计算时，若发现学生难以理解太阳辐射等动态因素，则下次课增加传热过程动画演示（关联教材附录C），并补充教材例题的详细分步解析。实践课结束后，重点评估软件操作与设计规范（如教材第6章风口布置要求）的结合程度，若普遍存在纸标注错误，则增加“制规范专项辅导”，并筛选典型错误案例（需注明对应教材章节）纳入下次课讨论。

**2.基于学生反馈的调整**

每周通过教学平台收集学生匿名反馈，关注教材内容衔接（如部分学生反映模块三防排烟设计需更多结合模块二系统形式知识）、软件难度（鸿业软件某功能操作复杂度）及教学节奏。例如，若反馈教材第9章节能设计要求讲解不足，则调整模块五进度，增加节能案例对比分析（如对比教材案例中的VRF系统与风机盘管系统能耗模拟结果），并补充《公共建筑节能设计标准》GB50189相关条文解读。学生提出的优质问题（如对教材第5章冷热源选型成本计算的疑问），将整理入“补充案例库”，供后续课程引用。

**3.基于评估数据的调整**

分析作业、考试及实践考核数据，识别共性问题。若计算作业中教材第3章围护结构传热计算错误率持续偏高，则调整模块一教学策略，增加参数选取的工程实例（如不同外墙保温材料的适用性对比），并设计专项练习题。实践考试若显示学生普遍缺乏纸深化能力（与教材第10章要求不符），则增加施工审查环节，要求学生分组扮演设计方与审查方，针对教材案例纸提出修改意见，强化规范理解与纸沟通能力。

**4.教学资源动态更新**

根据行业技术发展（如教材未覆盖磁悬浮冷水机组等新技术），及时补充教学案例（需关联教材冷热源系统选型原理）与软件更新（如引入能耗模拟软件最新版），确保教学内容与教材核心知识体系同步，满足学生未来职业需求。通过持续反思与调整，实现教学闭环优化，提升课程对学生的知识赋能与能力塑造效果。

九、教学创新

为提升暖通空调课程的吸引力和互动性，激发学生学习热情，本课程引入新型教学方法与技术，将现代科技手段与传统教学相结合，创新教学形态。具体措施如下：

**1.虚拟仿真实验**

针对教材第6章空气处理过程及第5章冷热源系统，引入3D虚拟仿真实验平台。学生可通过平台模拟风机盘管送风温度调节、冷水机组启停控制等过程，直观观察设备内部结构变化（如教材6.3表冷器翅片结构）与系统响应。仿真实验需与教材计算方法关联，如学生需先完成负荷计算（教材第4章），再设定边界条件进行仿真，对比理论计算结果与模拟数据，深化对传热传质原理的理解。

**2.混合式教学**

采用“线上+线下”混合式教学模式。线上环节通过超星学习通平台发布微课视频（如“教材第7章置换通风气流模拟分析”）、软件操作教程及拓展阅读材料（如《暖通空调》期刊最新论文节选），学生自主完成知识点预习与测试。线下课堂则聚焦案例讨论、问题解答及实践操作，如分组使用鸿业软件完成教材案例“某商场空调系统”的优化设计，要求提交基于能耗模拟结果的改进方案（关联教材第9章节能要求），强化知识应用能力。

**3.项目式学习（PBL）**

设计跨模块的PBL项目，如“绿色建筑暖通系统设计挑战赛”。学生需以团队形式完成某公共建筑的暖通空调系统全流程设计，需综合运用教材第3-10章知识，包括负荷计算、系统选型、节能优化及施工绘制。项目过程模拟真实工程，需提交设计报告（包含教材第10章要求的设计深度）、系统（参照教材例）及3D模型，并接受同行评审与教师指导，培养综合设计能力与团队协作精神。

通过教学创新，增强课程的实践性和前沿性，使学生学习体验更贴近行业需求，提升课程在专业课程体系中的竞争力。

十、跨学科整合

暖通空调设计作为一门交叉学科，与建筑学、环境工程、电气工程及材料科学等领域紧密关联。本课程通过跨学科整合，促进知识交叉应用，培养学生综合解决复杂工程问题的能力，提升学科素养。具体措施如下：

**1.建筑学关联**

整合教材第6章气流设计与建筑学课程中的空间布局知识。要求学生分析建筑平面（需结合建筑学课程内容如《建筑设计原理》中的空间功能分区），在完成暖通空调系统设计时，考虑空间功能对空调效果的要求（如教材案例中手术室恒温恒湿要求），优化风口布置与送回风路径，确保设计符合建筑美学与功能需求。小组合作项目中，邀请建筑学专业学生参与讨论，从协同设计角度优化方案。

**2.环境与能源科学关联**

整合教材第9章节能设计内容与环境工程课程中的可再生能源利用知识。引导学生研究地源热泵（教材未详述，但可关联热力学原理）或自然通风在特定建筑中的适用性，需查阅《可再生能源建筑应用技术规范》GB50189相关条文，结合当地气候数据（环境科学课程内容）进行技术经济性分析，培养可持续发展意识。作业中增加“不同冷热源系统碳排放对比”题目，要求学生运用环境工程课程中的生命周期评价方法（简化版）。

**3.电气工程关联**

整合教材第5章冷热源系统设计与电气工程课程中的电力系统知识。讲解变频空调、VRV系统等设备时，引入电气工程课程中的“功率因数”“谐波治理”等概念，分析其对建筑供配电系统的影响。实践考试中，要求学生完成设备选型后，估算系统功率（需考虑教材未涉及的电气负荷计算），并简单分析对变压器容量及线路选择的要求，促进学科交叉理解。

**4.材料科学关联**

整合教材第3章围护结构热工计算与材料科学课程中的材料性能知识。引导学生查阅《建筑材料手册》，分析不同外墙保温材料（如岩棉、聚氨酯泡沫）的热阻、防火性能及成本（关联教材第9章经济性分析），理解材料选择对负荷计算结果及系统设计的直接影响。小组项目中，对比不同材料在节能与成本效益上的优劣，培养基于材料科学的工程决策能力。

通过跨学科整合，打破学科壁垒，使学生在解决暖通空调工程问题时，能系统性考虑多方面因素，提升综合素养与未来职业竞争力。

十一、社会实践和应用

为培养学生的创新能力和实践能力，本课程设计与社会实践和应用紧密相关的教学活动，强化理论联系实际，提升学生解决实际工程问题的能力。活动内容与教材核心知识点相结合，确保实践效果。具体措施如下：

**1.企业参观与工程师讲座**

学生参观当地具有代表性的暖通空调工程现场（如商业综合体、医院建筑），实地考察教材第5章冷热源系统（如VRV机房）、第6章空气处理系统及第7章通风系统（如送风管道）的运行情况。参观前布置预习任务，要求学生结合教材相关章节内容，识别关键设备与工艺流程。同时邀请企业一线工程师开展专题讲座，分享教材未涉及的工程实践案例（如复杂建筑的自然通风设计优化、施工审查常见问题及解决方法），增强学生对规范（如GB50736-2012）实际应用的理解。

**2.校内仿真实训**

利用校内建筑环境与设备实验室的模拟平台，开展“虚拟楼宇暖通系统调试”实训。学生需根据教材第4章计算的负荷数据（或教师提供的模拟建筑参数），使用模拟软件设定冷热源工况（关联教材第5章设备性能）、调整末端设备（如风机盘管送风温度、新风量，参考教材第6章气流原则），观察并记录系统运行状态（如能耗、温度场分布），完成调试报告。实训内容覆盖教材核心章节，锻炼学生动态调整系统参数的能力。

**3.社区服务与设计援助**

学生小组为校内小型公共空间（如书馆报告厅、学生活动中心）提供暖通空调设计援助，需完成负荷计算（教材第4章