《太陽能利用與建筑節能》課程建設與探討

全貞花，李炎鋒（等）

摘要：《太陽能利用與建筑節能》是建筑環境與能源應用工程專業為了適應時代發展趨勢和滿足創新人才培養需求而開設的課程。本文就該課程的教學目標、教學內容、教學方法等方面進行論述，探討構建該課程的理論教學、創新實驗、參觀實習及工程設計等多環節緊密結合的立體化人才培養體系的建設思路。

關鍵詞：建筑環境與能源應用工程；建筑節能；太陽能利用；課程建設

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

隨著能源與環境問題的日益嚴峻，“節能減排”已經成為國家發展戰略的重要組成部分。“建筑環境與能源應用工程”專業在未來社會發展與建設中肩負歷史使命，即要從可持續發展的觀念出發，利用能源為人類提供生存和發展所必需的建筑環境，一方面要盡可能節約不可再生能源，另一方面要積極開發利用可再生的新能源。

一、課程開設的意義

目前建筑節能是公認的最有潛力和最有效的節能途徑，建筑節能的本質是指在保證和提高建筑環境舒適性的前提下，通過合理的建筑用能規劃和設計，推進科學用能、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、強化通風以及空調制冷和部分電力供應等[1]。太陽能作為清潔環保的可再生能源，已經成為我國節能減排目標的主力軍，也是建筑環境可持續發展的重要內容。近年來，政府部門在太陽能技術應用方面給予了大力支持，同時由于巨大的市場需求，使太陽能行業目前以30%的速度擴張，這也導致相關專業人才需求量劇增[2]，而建環專業畢業學生在太陽能利用技術方面知識匱乏，已難以滿足太陽能建筑規模利用的社會需求。在這樣的社會背景下，建筑環境與能源應用工程專業必須肩負起歷史的重任，抓住機遇，迎接挑戰，引領本領域的創新。國內有多所高等院校的本科教學開設了太陽能利用技術方面的課程，如南京理工大學開設的公共選修課《太陽能的利用》，上海交通大學在熱動專業和建環專業開設的《建筑節能與太陽能利用》課程，北方工業大學在建環專業開設的《太陽能利用》課程，安徽工業大學在熱動專業開設的《太陽能基礎與應用》課程，江蘇大學在熱動專業開設的《太陽能應用技術》課程，淮海工學院在新能源專業開設的《太陽能熱利用技術》、《太陽能光伏發電》、《太陽能建筑一體化》等課程。上述院校中大多數是在熱能與動力工程專業或新能源科學與工程專業開設的，而在建筑環境與能源應用工程專業開設的比較少，并且各個院校開設課程的內容及側重點有較大差異。建筑環境與能源應用工程專業開設《太陽能利用與建筑節能》課程要根據專業特點，明確教學目標，優化教學內容，采用合理的教學方法。

二、課程目標

該課程教學目標遵循本專業人才培養定位原則來確定。首先，要滿足社會的需求。太陽能作為近年來快速發展的行業，已經出現人才供應的嚴重短缺[3]。其次，適應學科發展。太陽能作為實現建筑能源結構可持續發展的重要內容，已經被多個專業關注，而且各個學科之間交叉、融合發展趨向越來越明顯。最后，要具有專業特色。各院校要結合自己的地域特點及研究方向，具備自己的特色，以專業特色爭取地位和影響。建筑環境與能源應用工程專業開設《太陽能利用與建筑節能》課程，目的是培養學生樹立太陽能利用與建筑節能的基本思想，用正確的理論和方法處理氣候、資源環境、建筑結構、用能設備以及室內環境需求要素間的關系，最終運用所學知識對特定的建筑太陽能系統進行綜合設計和評價，使學生步入社會成為綠色建筑技術方面的倡導者，良好室內環境與健康生活技術的實現者，為國家可持續發展目標的實現做出應有的貢獻。

三、教學內容與教學要求

《太陽能利用與建筑節能》課程針對太陽能及其在建筑中的利用方式，其教學內容主要包括三部分：第一部分，太陽能轉換利用原理與方法。學生在了解太陽能利用優缺點的基礎上，認識我國太陽能資源分布情況，掌握太陽能轉換利用基本原理，了解太陽能轉換技術途徑和方法。掌握太陽輻射能、高度角、方位角等基本概念。學習太陽能光電轉換和光化學轉換的技術途徑和常用設備，理解各類建筑是太陽能利用的良好載體，太陽能結合建筑規模化利用是實現建筑節能的重要手段。第二部分，太陽能光熱利用技術。首先，“與建筑結合的太陽能熱水系統”要求學生掌握太陽能集熱器工作原理和常用集熱循環系統方式，學習太陽能熱水系統設計計算方法，了解太陽能集熱系統性能監測和評估的原則。另外，“太陽能供熱與空調系統”要求學生掌握利用太陽能集熱器實現供熱和空調過程的原理和常用太陽能供熱、空調系統方式，包括主動式和被動式。學習太陽能采暖和空調評估以及設計方法，了解太陽能空調、供暖系統的具體應用實例。第三部分，建筑一體化太陽能發電與光伏光熱技術。首先，要求學生掌握太陽能光伏發電常用建筑結合應用方式，學習太陽能光伏系統設計計算方法，了解太陽能光伏系統性能監測和評估的原則。另外，建筑一體化光伏光熱技術（即BIPV/T）是一種具有廣泛應用前景的太陽能綜合利用技術與建筑節能方式。這一部分內容要求學生掌握太陽能熱電聯供系統的常用形式、系統設計方法，了解系統運行控制策略等。當然，太陽能在建筑中的應用還有自然采光、遮陽、通風、儲能應用等技術，教學過程中可根據學時安排及學生掌握情況靈活處理。

四、教學方法

該課程采用理論教學與實踐教學相結合的教學方法，教學全程加強節能減排理念的滲透與貫徹。首先，學生通過理論學習，初步掌握太陽能利用建筑系統的基本原理、一般設計方法及設備結構等知識。然后，開展實驗及參觀實習等實踐教學環節，深入學習太陽能建筑供能系統的工作性能及運行操作等知識。另外，開設太陽能復合系統工程設計環節，使學生在實際解決工程問題過程中加強獨立思考能力與實踐能力。最后，鼓勵學生參與國內外太陽能相關競賽及教師所承擔的科研項目，了解太陽能利用方向的科學前沿動態，勇于探索創新太陽能利用的新技術與新方法。通過上述系列教學過程及產學研相結合的方法，使學生掌握太陽能利用與建筑節能的基礎知識，增強學生科學用能、提高能源利用效率、降低用能成本的節能環保意識，具備太陽能利用建筑節能系統設計、運行、維護管理的綜合能力。

針對建環專業開設《太陽能利用與建筑節能》課程進行了探討。結合專業發展簡述了課程開設的意義與目標，介紹了課程教學內容與教學要求，探討了教學方法。該課程將彌補本校建環專業在“太陽能利用與建筑節能”領域理論與實踐教學的空白，也是對應用型創新人才培養體系的一個重要補充。

參考文獻：

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

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

[3]邵理堂，劉學東，孟春站，盧佃清.太陽能利用技術與工程專業方向課程體系建設探討[J].淮海工學院學報（社會科學版·教育論壇），2011，9（2）：84-86.