清华大学暖通空调专业发展与近况

暖通空调专业所在院系的变化

清华大学目前设有13 个学院，54 个系，已成为一所具有理学、工学、文学、艺术学、历史学、哲学、经济、管理学、法学、教育学和医学等学科的综合性、研究型大学。学校现有教职工约7700 人，其中中科院院士35 名、中国工程院院士31 名，正高级职务1300 余人，副高级职务1820 余人，在校全日制学生30000多名，其中本科生13700 多名，硕士生学术学位6460 多名，专业学位6970 多名，博士生4990 多名。

暖通空调专业（现在本科专业名称为“建筑环境与设备工程专业”）的前身是1952 年成立的供热、供燃气与通风专业，当时由建筑学院的新生中选调了29 名学生参加暖通专修科学习，次年由北京建筑专科学校调入9 名学生，经一年专业学习后有26 名学生毕业。1953 年由王兆霖、吴增菲、彦启森、赵荣义等七名教师组成暖通教研组，并于当年正式招收第一届五年制供热、供燃气与通风专业的本科生，每届60 人。暖通教研组行政上隶属于土木工程系，60 年代土木工程系和建筑系合并成土木建筑系，1970 年又改称建筑工程系。从1964 年起专业名称改为供热与通风专业，教学内容中不再包括燃气部分。1978 年后每届招生30 人（只有93 级为60，1979 年根据学校对学科建设调整的趋势，将本专业从建筑工程系调整到热能工程系，专业名称同时改为空调工程专业。1999年本专业根据教育部的规定，专业名称从“空调工程”改为“建筑环境与设备工程”，同时教研组也相应改为“建筑环境与设备工程研究所”，并于1999 年调整到建筑学院。

目前建筑环境与设备专业所在的建筑学院有4 个系：建筑系、城市规划系、景观学系和建筑技术科学系。建筑技术科学系在1999 年12 月由热能工程系空调教研组和建筑学院建筑技术研究所组建而成，下设建筑环境与设备工程研究所、建筑技术科学研究所。2000 年到2008 年由江亿教授任建筑学院副院长兼建筑技术科学系主任，2009 年至今由朱颖心教授担任这一职务。

目前建筑学院在职教师 103 人，其中教授 41 人（含中国科学院和工程院院士4 名）、副教授 40 人。兼职教授11 名（含中国科学院和工程院院士4 名），并设有博士后流动站。在校学生总数为 1126 人，其中本科生 525 人，研究生 601 人（其中博士研究生 232 人，硕士研究生 239人，工程硕士等130 人）。

建筑环境与设备工程专业现有教师16 名，其中教授7 名（含中国工程院院士1 名，教育部长江学者奖励计划特聘教授1 名、“杰出青年基金获得者”1 名），副教授6 名，讲师3 名。另有专职工程师1 名。每年本科生计划招生30 人，学制4 年。目前校本科生105 人，研究生87 人（其中博士研究生42 人，硕士研究生 41人，工程硕士研究生4 人），博士后7 人。

暖通空调专业主要研究方向与内容

1、人对建筑物理环境的反应和建筑环境特性方面的研究

i. 动态热舒适

研究了人体在温度动态化、风速动态化环境中的热反应、自然风与机械风的区别以及对人体的影响、局部热暴露对人体热舒适的影响等，在该领域最具影响力的国际刊物和国际会议上发表了系列的原创性研究论文并在近年引起了国际学术界的关注，应邀在本领域最具影响力的国际学术会议Indoor Air 上做大会主题报告。

ii. 建筑动态热环境模拟

由江亿院士领导历经20 年自主研发出的能耗分析平台DeST，已经成为世界上最好的建筑环境和能耗模拟分析预测软件之一，提出的“状态空间法”分析预测模型是至今此领域中仍广泛应用的模型之一。目前在广州、香港、日本、法国、比利时、美国都建有DeST 推广中心，开展应用研究、推广和软件本地化工作。全球第二大的建筑CAD 软件开发商正在为这一软件开发三维图形接口，预计完成后，DeST 将成为世界上第一个和建筑设计软件无缝连接的热环境分析与能耗分析软件，并在全球广泛推广。

目前利用该软件已完成超过两千万平方米建筑的模拟分析，包括所有北京奥运场馆建筑、国家大剧院、广州会展中心、上海金茂大厦等我国大型重要建筑。该项研究工作荣获2008 年度国家科技进步二等奖，江亿院士在2007 年被国际建筑性能模拟学会IBPSA 授予“杰出贡献奖”（全世界每两年评选一名）。

iii. 室内空气品质与建筑微气候

主持了有关室内空气品质研究的国家“十一五“科技支撑项目课题1项、自然科学基金项目3 项（含重点基金1 项）和多个国际合作项目，在室内材料VOC 散发机理与测定方法、VOC 空气净化新材料和新方法、空气净化器性能评价、家具污染物散发标识和低散发建材研制方面取得了系列创新成果；建立了不同建筑材料散发VOC 的数学模型，在污染源、汇及室内空气污染控制方面进行了多项创新性研究；在颗粒物沉降与传播计算模型、送风可及性、风口模型、空气年龄、相对湿度场、突发污染控制模拟、室外风环境、室外微气候、绿化喷泉对室外微气候和行人热舒适影响的模拟研究等领域的研究上也处于国际先进水平。

2、建筑物理环境的营造方法与调控系统

i. 城市基础设施环境控制系统与方法

开发了独立知识产权的地铁热环境模拟软件STESS 和火灾烟气模拟软件TNFIRE，已经先后为上海、北京、广州、深圳、天津、大连、青岛、南京、重庆、沈阳、伊朗德黑兰等二十多国内外个城市的地铁或轻轨线路的建设进行了热环境和防火排烟控制方案预测、选优、设计与技术经济比较，获建设部、教育部科技进步二等奖，以及北京市科学技术一等奖。发展出对大型热网水力工况和热力工况分析的系统方法，并有效解决了系统在线调节与实时故障诊断问题，应用到我国北方众多的城市热网控制工程中，获国家科技进步奖二等奖。

提出了基于吸收式热泵换热的热电联产新的系统流程，在不增加煤耗、不影响发电量的前提下，使热电厂向城市热网提供的热量提高约50%；提出了在用户热力站设置新型的吸收式换热机组方案，将一次网供回水温度由传统的130/70℃变为130/25℃，在不改变目前城市热网基本架构的前提下，可使管网的热量输送能力提高约80%。该技术已在内蒙古、山东等地进行示范应用，取得了显著的节能效果。

提出一种基于“分栋计量，分户通断控制，按阀门开启占空比和面积分摊热费”的集中供热末端调节技术与热费分摊方法并研发出关键技术产品。这种控制方式可以使室温维持在设定温度±0.5℃范围内，解决了房间过热的问题，减少了由于开窗导致的热损失，并同时解决了热费分摊问题，是目前各类分户调节和计量方案中成本最低的方案。目前此技术已在北京、长春等地超过200 万平方米的工程中示范应用，节能效果达30%。

ii. “温湿度独立控制的空调系统”新概念及相关技术

提出“温湿度独立控制的空调系统”新概念：利用新风控制室内湿度和保证室内空气质量，利用接近于室温的水（ 夏季17 ℃、冬季30℃）循环控制室内温度。该方法可有效地分别控制室内温度、湿度和CO2，并使总能耗比常规系统低30％～ 50％。对此类系统的两种核心技术（1）用于潮湿地区新风除湿的溶液除湿空调技术和（2）用于干燥地区利用自然能源制备冷水的间接蒸发冷却技术进行了大量的理论基础研究、样机研制、实验测试等工作，并在实际工程应用中取得了显著的节能效果。这两项技术于2007 和2009 年获得两项“国家技术发明奖”二等奖。

 iii. 冷热源与蓄能

在蓄冷系统与设备方面，开展了近二十年的研究、开发与应用；在定形相变材料和由相变微粒组成的潜热型功能热流体热物理性能测试、制备及材料筛选以及建筑中相变材料应用方式和效果研究方面完成了大量基础性工作，获得教育部自然科学二等奖、北京市科技进步三等奖。

针对空气源热泵在低温时性能恶化无法工作的情况以及全年外温变化时内外压缩比不匹配的情况，提出涡旋压缩机中间补气和泄出的热泵调节技术，可弥补目前变频调节只能调节循环量、无法适应外界压缩比的不足，该技术不仅可用于全年温度大范围变化时的制冷与制热，也可使热泵热水器的能效大幅度提高。

针对全年需要供冷的场合以及需要将冬季冷量蓄存起来用于夏季空调的场合，提出热管与蒸气压缩复合的新型空调机组。该机组利用同一套冷凝器和蒸发器可实现压缩制冷（在外界温度较高时）和热管自然供冷（在外界温度较低时）或蓄冷，从而在全年供冷的地区可将空调能耗降低40%，或将冬季的冷量蓄存起来用于夏季供冷。

针对目前冰蓄冷系统设计、施工和投资等方面的问题，提出将冰槽和冷机模块化、一体化的思想，可实现冰蓄冷工程的工厂制造，在大幅降低冰蓄冷工程的成本的同时，极大简化了冰蓄冷工程的设计、施工难度（与普通冷机的设计和施工难度几乎一样）。

 3、建筑节能与绿色建筑

 i. 绿色建筑评估与实践

编写了“绿色奥运建筑评估体系”(GOBAS)，把绿色建筑评估分为设计、施工和运行三个阶段，提出了一套评价效益和环境负荷的评分体系，引起了国内外的广泛重视，被欧、美、日多次报道，并被邀请在日、美、韩、英等国召开的绿色建筑学术会议上做大会报告。“绿色奥运建筑评估体系”获得了2005 年“北京市科学技术奖”一等奖。

与建筑师合作积极推动绿色建筑工程实践，获得了建设部2007 年全国绿色建筑创新综合一等奖（排名第一）和2005 年教育部优秀建筑设计一等奖，以及2005 年联合国教科文组织亚太文化遗产保护奖和2005 年全国十大建设科技成就称号。