建筑环境与能源应用工程专业

2021-03-29

建筑环境与能源应用工程专业(咨询电话:0451-86282123)

1.专业剖析

建筑室内环境不仅关系到健康舒适,也与劳动生产效率密切相关;服务于工业生产和生物医疗的室内环境则对保障产品质量和成品率以及术后康复和病毒细菌隔离等起着至关重要的作用。本专业致力于解决民用、工业生产、医疗、交通、航天、国防等领域的室内环境问题,通过采用一系列设备及系统营造一个健康舒适的热湿环境、空气质量环境,或生产工艺中所需的特殊环境等。同时,在智慧城市与新基建背景下,科学合理的使用能源(传统能源、清洁能源、可再生能源),通过智慧供热、智慧供燃气等技术,满足建筑用能系统安全、节能与低碳等综合要求,由此还涉及到建筑能源供应系统相关设备及系统的优化运行、智能决策等关键技术。

本专业是涉及国计民生的综合性学科,涵盖了健康、能源、环境等人们广泛关注的热点内容,支撑健康中国、低碳中国、智慧城市、新基建等国家未来来重大需求。毕业生主要从事城市智慧供热、城市智慧燃气输配、建筑供暖通风、空调制冷、绿色建筑与节能、能源管理、城市建设市政基础设施管理等方向工作,是我国人居环境与健康、城市环境与能源、柔性能源与低碳建筑领域急需人才,本专业本科学制4年,就业面宽广,人才社会需求大,学生毕业后可任职于设计机构、地产企业、国家机关、科研院所等从事设计、管理、科研等工作。

2.专业优势

建筑环境与能源应用工程专业历史悠久,其前身是供热、供燃气、通风与空调工程专业。该专业最早可追溯到1949年哈工大的采暖通风方向,1952年哈工大正式成立供热、供燃气与通风工程五年制本科专业。是全国培养暖通、燃气专业人才的摇篮,为国内多所重点高校相关学科的发展输送了大量的学科带头人和学术骨干。2008年成为国家重点学科,2009年成为国家特色专业,2010年在学校实施首批卓越工程师计划建设,2011年我国大学专业评价中我校该专业排名第一(A++)。中国科教评价网2017-2018年中国大学分专业教育评价网,我校该专业名列第一。于2019年入选首批国家级一流本科专业建设点。

本专业在全国高校同类专业中办学规模最大(本科、硕士及博士生数量最多)、办学层次最高。是国内唯一在区域供热、空调制冷、燃气输配等方面全面发展的学科。该专业拥有本科(学士)—硕士—博士—博士后一整套人才培养体系,已累计毕业本科生5000余名,硕士研究生1500余名,博士研究生150名。

本专业积极鼓励学生创新,设有多种类型奖学金;注重学科交叉融合,设有“绿色建筑与建成环境”交叉学科方向人才培养项目;注重校际交流,率先在国内同清华大学、同济大学、天津大学建立四校联盟,开展校际间学生的交流交换。

本专业科研实力雄厚,近5年承担国家级、省部级科研项目和各类资助项目200余项,累计科研经费为8000余万元,获省部级科技奖奖励20余项。

3.培养目标

培养掌握建筑环境与能源应用工程领域相关基础理论和专业技术,具有系统解决本领域工程规划、设计、工程建设和运营管理等复杂工程问题的能力,并具有较强的研究开发能力,创新意识和国际视野的复合型领军人才。具体分解为下列目标:

1)具备坚实的数学、自然科学等基础理论知识,具备系统解决建筑环境和能源领域复杂工程问题的专业素养;

2)具有在建筑环境与能源应用工程相关领域从事规划、设计、工程建设、运营管理和技术开发的能力,具有较强的科学研究和教学能力,具有较强的工程实践和组织管理能力;

3)具有较好的人文社会科学素养,在工作中表现出优良的品德、过硬的职业素质和高度的社会责任感,具有良好的沟通表达能力和团队合作意识;

4)具有创新意识,具有较强的大局意识、可持续发展意识、国际视野,具有跨文化交流、竞争与合作能力,能够成为相关领域的复合型领军人才;

5)具有主动拓展、更新知识的终身学习能力和适应社会发展的能力。

4.师资情况

本专业注重师资队伍和教学团队建设,本专业注重师资队伍和教学团队建设,本学科在职人数已达到26名,其中教授10名(其中博导11名),副教授11名;博士学位25名;有国外学习经历23名;50岁以下博士化率100%;1人获得“哈尔滨工业大学教学名师”称号,哈尔滨工业大学教学带头人1人,黑龙江省优秀教师1人、哈尔滨工业大学青年教师基本功竞赛一等奖1名;拥有国家专业指导委员会副主任委员和委员各1名、国家专业评估委员会副主任1名。10人次取得国家注册公用设备工程师资格,20人有一年以上海外留学经历。

5.课程体系

本专业课程体系涵盖通识教育、专业教育和实践教育,前者包含数学和自然科学等模块、文化素质模块;专业课程领域涵盖热科学原理和方法、力学原理和方法、机械原理与方法、电学与智能化控制、建筑领域相关基础、建筑环境控制与能源应用技术、工程管理与经济、计算机语言与软件应用等。实践课程强化设计、实习和创新创业等系列实践环节,具备从事建筑环境和能源领域中的规划、设计、工程建设、运营管理和技术开发的能力,具有创新意识和科学研究的初步能力。

6.特色课程

本专两个方向共有的主要课程有:工科数学分析,代数与几何,大学英语,大学物理,大学化学,计算机语言、工程热力学、传热学、流体力学、建筑环境学、热质交换原理与设备、机械设计基础、电工与电子技术、自动控制、通风空调、供热工程、燃气输配、建筑环境与能量系统测试。

建筑环境方向还有:建筑设备与能源系统自动化、空调冷源;

建筑能源(城市燃气)方向还有:化工原理、燃气气源、燃气燃烧。

7.科研实践

本专业目前有建筑节能住建部重点实验室、建筑节能与能源利用黑龙江省重点实验室、哈尔滨工业大学热能应用省级工程研究中心、寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室、寒地建筑科学黑龙江省重点实验室、寒地城乡人居科学黑龙江省重点实验室等7个省部级实验室和工程中心,2个国家级虚拟仿真实验教学中心,1个国家级工程实践教育中心,拥有一批高水平科研试验台和实验测试仪器仪表等。为学院科研工作和教学工作的开展提供坚实的技术保障。为高水平人才培养和科学研究提供了良好的平台。

近5年来承担国家自然科学基金、国家“十二五”、“十三五”科技攻关项目、省部级科研项目和各类资助项目等158项,累计科研经费为7800万元,获省部级科技奖奖励近20余项。

本专业在在智慧供热技术、建筑节能技术、热泵技术、燃气输配技术等科研方向优势明显。智慧供热技术研究涵盖供热系统优化与节能技术、大型供热系统可靠性、供热系统信息化,该项研究在国内起步最早,并一直处于我国同类专业的领先地位。承担国家科技支撑、重点计划研发、国家自然基金等项目10余项,通过与华电、大唐、金茂等开展产学研合作,技术已在我黑龙江、北京、山东、吉林、宁夏等其他北方省份得到应用,供暖用能的节能率达到15%~30%,整体技术水平达到国际领先2020年,作为技术支撑单位同华为公司一起,在哈尔滨建成我国第一个智慧供热小区试点工程。热泵技术研究始于20世纪60年代中期,是国内最早开开展热能技术研究的单位之一。近五年来,本专业在热泵研究方面已完成国家自然基金7项,在低品位能的能源高效利用方面取得了丰硕的成果,城市原生污水热能资源化工艺与技术曾获省科技发明一等发奖。建筑节能技术研究涵盖北方地区建筑节能技术、建筑能耗测试与评价、建筑节能综合技术、建筑环境控制技术、绿色建筑与健康建筑等,培养了我国本学科第一位博士,为从根本上降低建筑能耗提供了理论和技术支撑。我校燃气方向在国内最早成立,主编了《燃气输配》等教材。主要从事燃气管网优化设计方法及可靠性,城市用气负荷预测技术,天然气地下储气库注采模拟技术等方面的研究,为城市燃气管网的铺设和安全运行,提供了理论支撑依据。以上优势研究方向同国家在能源和环境领域的重大需求相吻合,为专业的发展提供了良好的契机。

8.学生国际交流

本专业重视对外学术交流活动,将其视为了解国际最新学术动态、交流吸收新的学术思想、扩大我专业对外学术影响的重要手段。目前,本专业哈佛大学、麻省理工学院、乔治亚理工学院、国家标准研究院、德克萨斯大学、普渡大学、伊利诺伊州立大学香槟分校、北海道大学、莫斯科动力大学、莫斯科建筑大学、丹麦技术大学等10余个国外高校和科研院所建立了广泛的学术联系,包括互派访问学者、组织双边学术交流、进行科研合作、互相培养研究生等。

9.毕业去向

建筑环境与能源应用工程专业的毕业生去向可归纳为三大类:

1)直接就业,此类学生所占比例约为45%。就业单位包括:中国建筑设计研究院、华为技术有限公司、中国建筑科学研究院、华润集团、融创中国、深圳燃气团等国内高水平设计机构、物联网与地产、能源企业;就业率99%以上。

2)直接保送本校硕士研究生或推荐到外校攻读硕士研究生,此类学生所占比例为25%左右,根据本科前六学期成绩综合排名确定。

3)考研或出国读研,此类学生所占比例为30%,且境外读研的学生比例逐年增多,如美国加州大学伯克利分校、普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校、哥伦比亚大学、日本东京大学、英国谢菲尔德大学、荷兰代尔夫特理工大学、丹麦技术大学、新加坡国立大学等。

10.校友捐赠与资助

该专业设有暖通燃气校友基金,对于家庭困难同学,通过申请和评审通过后,可获得一定的资助。同时,含有国家奖学金及多种企业奖学金。

11.知名校友

李猷嘉中国工程院院士。1956年哈工大研究生毕业,是我国第一批城市燃气供应专业研究生。曾任中国市政工程华北设计研究院副总工、中国土木工程学会城市燃气分科学会理事长、国际燃气联盟(IGU)理事、现任中国市政工程华北设计研究院顾问总工。

于剑1978年月毕业于哈工大(原哈建工)城市燃气工程专业;曾任中国女企业家协会副会长,深圳市燃气集团有限公司工程师、集团副总经理、集团党委副书记、总经理。2007年1月至今任深圳市水务(集团)有限公司党委书记、董事长。

12.学长推荐

中国中建设计集团直营总部暖通总工程师满孝新:

哈工大建筑环境与能源应用专业厚重的历史传承,深厚的文化积淀,完善的专业平台,给予我们丰富知识、专业技能、综合素养与创新能力,使我们拥有长足的发展空间和无限美好的未来。

13.学长寄语

英国雷丁大学助理教授,2003届建环本科毕业生罗志文:

走出去,融汇百家之长;重细节,彰显功夫到家。

北京工业大学国际学院院长,教授,博士生导师,2000届建环本科毕业生王伟:

拥有众多一流学科的一流大学,“规格严格,功夫到家”是哈工大人的气质,这里同样是你实现梦想的起点!

14.本专业发展前景及机遇

中国既有建筑总面积约为900亿m2,建筑能耗占中国社会能源总消耗量近三成,且随着新建建筑的增加,南方传统非采暖地区采暖用户的增多、区域供冷的加大,呈不断上升趋势。由于我国能源结构中煤约占68%,因此,矿物能源的使用产生大量污染物(CO2、SO2、NOx、粉尘等),造成严重的环境污染,频发的雾霾便是最直接的体现。北方采暖地区单位面积采暖能耗相当于同纬度发达国家的2-3倍,对城市PM2.5的贡献率约为33%。从全球范围来看,城市占全球碳排放70%,消耗全球70%的能源,其中一半的能源用于供暖和制冷。因此,绿色、健康、智慧成为新时代人居环境的共识。建筑节能、绿色建筑、健康建筑、城市生态居住环境质量保障等会继续成为国家重点领域中优先发展的主体,坚持绿色发展,推进美丽中国建设,优化能源结构,建设清洁低碳、安全高效的现代建筑能源体系是其中的重中之重。由此,确保建筑能源高效利用及安全和低能耗建筑环境营造及其质量,以较低能耗、较少的排放创造舒适、健康的建筑环境和城市环境,是未来发展的必然趋势。这为建筑环境与能源应用工程专业的发展创造了广阔的发展空间和前所未有的机遇。具体表现在以下几方面:    

a)国内外节能减排与智慧城市发展需求日益增强,供热专业方向迎来了良好的发展契机

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,加快发展新一代人工智能、促进其同经济社会发展深度融合已经成为关乎我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。国家发改委印发的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》中明确指出“互联网+”智慧能源是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,是推动新型城镇化发展和能源结构清洁化转型的重要支撑。“十四五”是中国特色社会主义进入新时代的第一个五年,也是信息化进入新一轮革命期,以及城市进入治理现代化的关键时期,作为智慧城市与新基建建设的重要组成,智慧供热发展态势良好,人才需求十分迫切。另外,随着人们对热舒适性要求的提升,夏热冬冷地区的供热需求日益增强,未来供热方向的发展覆盖面快速增加,巨大的市场与技术需求进一步加大。

b)天然气应用前景广阔,专业缺口巨大;以清洁能源为主的区域能源系统应用已成为未来国家与国际可持续城市发展的重要方向

2014年《大气污染行动计划》要求加快清洁能源替代利用,加大天然气气供应,优化天然气使用方式。我国天然气消费量从2000年的245亿Nm3增至2018年2803亿立方米,日高峰用气量首次突破10亿立方米,全国天然气消费规模超过百亿立方米的省份增至10个。截至2020年,天然气占一次能源消费比重仅占约10%,天然气发展“十三五”规划明确提出力争2030年天然气占一次能源消费比重分别15%左右,《中国天然气发展报告(2019)》预计2050年前我国天然气消费将保持增长趋势,市场前景广阔。但我国天然气发展面临巨大的专业技术、理论和行业管理的缺口,在对燃气行业技术人才的培养方面,全国高校仅有十几所院校能够培养燃气方向毕业生,社会需求在5-10倍之间,专业技术人才十分短缺。

2015年6月联合国环境规划署发布的《城市区域能源:充分激发能源效率和新能源的潜力》报告指出:现代化区域能源体系将是降低能源需求的关键,到2050年,区域能源体系转型将能贡献减排目标的60%,节省一次能源消耗达50%。因此,构建以清洁能源为主的区域能源系统的低碳可持续城市是实现节能减排目标的重中之重。

c)低能耗可持续建筑环境营造是未来的发展方向

人的一生有80%的时间是在建筑物内度过的,建筑物室内微环境空气质量与人们的身体健康和生活、工作质量,甚至生命安全息息相关。营造健康舒适的室内微环境需要消耗大量的能量,尽管我国建筑节能工作开展30余年来取得了举世瞩目的成绩,人居环境得到了改善提升,节能效果显著。然而,相对于世界其他国家建筑节能的发展,特别是欧美各国先后提出净零能耗建筑和零能耗建筑发展目标,我们的差距较大:美国建筑节能发展的战略目标是“零能耗住宅”在2020年市场可行,“零能耗建筑”在2025年商业化,所有新建公共建筑到2030年达到净零能耗状态,50%的公共建筑到2040年,达到零能耗。欧盟于2010年7月9日发布的《建筑能效指令》(修订版)在2020年12月31日前,所有新建建筑达到“近零能耗建筑”。这就迫切需要我们更新观念、创新实践,迎头赶上,发展超低能耗建筑是我国建筑发展的必然趋势。由此,我国未来15年的目标是,30%新建建筑达到超低能耗,30%建筑能耗由可再生能源提供,30%既有建筑改造成超低能耗。此外,近年来由装修装饰材料及施工过程质量问题,致使多种化学物质进入室内环境,严重影响人民群众的身心健康。因此,超低能耗可持续建筑的发展将引领我国建筑节能发展的新方向。

为具体地了解本专业的就业前景,下面列出本行业一些新兴热门发展方向,并进行略微详细的介绍。

  • 大数据与智慧人居

 

智慧人居是新一代信息技术(移动互联、大数据、云计算、物联网)、新一代人工智能技术(具备认知和学习的能力、具备生成知识和更好地运用知识的能力)与先进建筑环境营造与控制技术的深度融合。包含智慧供热、智慧楼宇、智慧燃气等。以智慧供热为例,作为以数字化、网络化和智能化等信息技术与先进供热技术的深度融合为基础,以安全、节能、舒适为主要目标,具有自感知、自分析、自诊断、自决策、自学习等技为术特点的新型供热方式将成为供热行业革新的推动力。

  • 绿色建筑及零能耗建筑

 

绿色建筑及零能耗建筑技术是以可持续发展观念为主,注重在全寿命使用周期内,节约资源、保护环境、减少污染,为人们提供健康、舒适、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的目的绿色节能技术。在绿色建筑设计理念中,既要融入节能减排的观念,又要符合可持续发展战略。尽量减少合成材料的使用,充分利用阳光,节省能源消耗,为居住者创造一种接近大自然的感觉,从而实现人、自然、建筑和谐发展的目的。

 

  • 柔性城市能源系统

 

柔性城市能源系统是以城市为规划单位,以可持续发展为主题(涉及可再生能源开发),向供热清洁化、低碳化健康发展为目标的,使热、电、气相互影响和协同发展的城市能源系统。是实现高效节能、低碳,减排和降低主要能源需求最便宜而且最有效的解决方案之一,也是为建设智慧能源城市做出准备不可或缺的手段之一。

 

  • 特殊人工环境的营造

 

航天工程尤其是载人航天工程的生命保障是一个典型的人工环境,其环境控制分系统为航天员创造适宜的生活和工作的人造大气环境,基本功能是维持密闭舱规定的大气温度、湿度和压力,控制大气成分等,包括密闭舱大气温度控制、湿度控制、压力控制、成分控制、通风、大气监测、复压控制、壁温控制和泄漏补偿等。

空调技术可以改变室内的工作状态需求,使用空调技术保证室内的温度、湿度、风速、压力具有重要的意义。医疗洁净室,ICU负压隔离病房、生物安全实验室、芯片洁净工厂,飞机机舱空调,高铁舰艇等都是使用空调技术营造出的高要求高精度的工作环境,保障了生产安全。