王立雄

2017-06-05 15:09王立雄
世界建筑 2017年5期
关键词:建筑学跨学科能耗

王立雄

WANG Lixiong

1963年出生

1990年入学天津大学建筑系(硕士)

天津大学建筑学院建筑技术科学研究所所长

2016年中照照明工程设计奖一等奖

2015年中照照明工程设计奖一等奖

2013年华夏建设科学技术奖一等奖

2013年华夏建设科学技术奖二等奖

2009年宝钢优秀教师奖

我的导师是沈天行教授,我的论文工作是沈先生主持国家自然科学基金项目的一部分,能做国家级项目感觉特别荣耀,所以也特别努力,沈先生用科研经费购置了很多在当时顶尖的设备,比如数字图像编辑处理卡、专业显示器、专业摄像机、486计算机等。在1990年代这些都是最先进的设备。我们也在先生的带领下刻苦钻研,高质量地完成了科研项目。所以我后来也特别注意积极申请国家科研项目,以便给学生们提供高水平研究课题。另一个深刻的记忆是,沈先生常常带着我们参加各种全国学术会议,增长见识、开拓眼界、认识专业方面的前辈与同仁,现在回想起来真是受益颇深。后来我也特别注重鼓励并资助学生们参加国际、国内学术会议,也希望他们多长长见识。

1《建筑节能》(共同编著)2.3 内蒙古自治区科技馆和演艺中心夜景照明项目4.5 天洋城4代太空之窗夜景照明设计项目

绿色建筑设计与研究工作是目前建筑学领域的重点,建筑技术科学专业在绿色建筑中起着至关重要的作用,数字化模拟技术在建筑技术科学领域的广泛应用,对绿色建筑的设计、分析、评估起到了促进作用。在这种社会需求背景下,我们专业的研究生报考人数连年增加。由于跨学科招生学生专业背景较为复杂,他们的知识体系、思维方式、专业技能均存在很大差异。如何针对不同学科背景研究生的各自特点进行培养,是我们教学工作的重点。

目前,建筑技术科学研究生专业总体上可分为建筑设计等建筑学专业和结构工程等理工科非建筑学专业。前者建筑基础好,思维活跃,想象力丰富,绘图表现能力强,但这类学生缺乏数学等理工科知识,逻辑分析和量化计算能力不足; 后者逻辑思维能力强,有扎实的数理基础,熟悉定量化研究方法和手段,但缺乏建筑学知识,空间想象力不足。建筑技术科学专业自身特点决定了它具有很强的学科交叉性,既需要空间想象等感性创造能力,也需要推理计算等理性分析能力。因此,需要根据学生不同的专业背景进行取长补短的个性化教学。

数字化模拟技术对绿色建筑设计起到了革命性的改变,模拟软件也可归为两大类∶第一类是物理环境模拟软件,如基于CFD(计算流体力学,Computational Fluid Dynamics)原理的FLUENT、AIRPARK、STREAM等气流与通风状况分析软件,用于采光和照明的RADIANCE、DAYSIM、DIALUX等光环境分析软件,用于厅堂音质和噪声的ODEON、CHAOS、Sound PLAN等声环境分析的软件;第二类是如ENERGYPLUS、HTB2、BLAST等用于模拟热工和能耗的软件。

基于学生不同学科背景和所面临的问题,制定了3个阶段的培养改革方案及措施:第一阶段是跨学科基本素质培养,目的是使不同专业背景的学生完成跨学科基础知识和数字化模拟技术储备,形成跨学科思维模式;第二阶段是跨学科模拟软件应用技能培养,目的是使学生掌握计算机辅助分析设计的基本技能;第三阶段是跨学科实践能力培养,目的是提高学生以创新性思维解决实际问题的能力。

通过上述培养方法,我们取得了较为理想的教学效果。在国家自然科学基金重点项目“寒冷气候区低能耗公共建筑空间设计理论与方法”资助下,利用高铁客运站这种典型的大空间公共建筑节能设计和优化改造一题,进行了针对性的尝试。

首先,学生对位于北方寒冷地区的京广线和京沪线上车站站房进行了深度调研和室内环境舒适性指标测量,总结普遍特征和共性问题,建立高铁站的标准建筑数字化模型。

其次,学生分组对其进行计算机模拟。第1组应用AIRPARK、Sound PLAN、DAYSIM和DIALUX分别模拟通风、噪声、采光、照明等指标,得到诸如近屋顶处风速等现场不能检测的指标,比对模拟与现场测试结果研究误差产生原因,进而对模拟方法进行校正。第2组模拟建筑能耗指标,主要通过ENERGYPLUS模拟采暖、制冷、通风和照明能耗。

第三,研究模拟结果,分析现存问题应用所学知识对既有建筑进行空间和技术层面的节能改造,建立改造模型后再次模拟其舒适度和能耗指标,进而与首次模拟结果进行对比。若降低明显,则重新设计节能改造方案,直至满足舒适度要求。当舒适度达标后对比能耗情况,得到新方案节能贡献率。最后,将研究结果进行归纳总结,形成北方寒冷地区高铁车站空间节能设计改造方法。

学生在该课题中的实践表明,经过新型教学方式培养出的研究生在基本素质、应用技能、实践能力3个方面提升明显,能够应用数字化模拟技术进行绿色建筑的研究和设计工作,并具备了解决较为复杂科学问题的能力。

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