建筑节能与可再生能源利用通用规范
房和城乡建设部办公厅对工程建设领域38项全文强制性规范征求意见,其中包含13项项目规范,25项通用规范,《建筑环境通用规范》(征求意见稿)作为通用规范在列。现《建筑环境通用规范》(征求意见稿)、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(征求意见稿)面向社会公开征求意见。
2019年1月28日,住建部发布《关于印发2019年工程建设规范和标准编制及相关工作计划的通知》(建标函[2019]8号),《建筑环境通用规范》正式列入今年编制计划。《建筑环境通用规范》(征求意见稿)、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(征求意见稿)由中国建筑科学研究院有限公司牵头,联合十余家科研院所、设计院、高校和企业,针对建筑声、光、热环境、暖通空调等多专业设计、施工、验收及运行过程中技术和管理的基本要求,历时两年对国内外相关标准进行了系统研究和梳理,形成了一部多专业集成,覆盖工程建设全过程的综合性的建筑环境通用规范。
《建筑环境通用规范》(征求意见稿)分为总则、基本规定、建筑声环境、建筑光环境、建筑热工、供暖通风与空气调节、民用建筑室内空气质量、特殊洁净环境共8个章节和2个附录,内容涵盖了建筑声环境、建筑光环境、建筑热工、供暖通风与空气调节、室内空气质量和洁净受控环境的设计、施工验收及运行维护应达到的性能指标、基本要求及通用技术措施。
《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(征求意见稿)分为总则、基本规定、新建建筑节能设计;既有建筑节能改造诊断、设计与评估;可再生能源应用系统设计;施工、调试及验收及运行维护应达到的性能指标、基本要求及通用技术措施。
第一章 总则第一条 为了促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展,制定本法。第二条 本法所称可再生能源,是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。
水力发电对本法的适用,由国务院能源主管部门规定,报国务院批准。
通过低效率炉灶直接燃烧方式利用秸秆、薪柴、粪便等,不适用本法。第三条 本法适用于中华人民共和国领域和管辖的其他海域。第四条 国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施,推动可再生能源市场的建立和发展。
国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用,依法保护可再生能源开发利用者的合法权益。第五条 国务院能源主管部门对全国可再生能源的开发利用实施统一管理。国务院有关部门在各自的职责范围内负责有关的可再生能源开发利用管理工作。
县级以上地方人民政府管理能源工作的部门负责本行政区域内可再生能源开发利用的管理工作。县级以上地方人民政府有关部门在各自的职责范围内负责有关的可再生能源开发利用管理工作。第二章 资源调查与发展规划第六条 国务院能源主管部门负责组织和协调全国可再生能源资源的调查,并会同国务院有关部门组织制定资源调查的技术规范。
国务院有关部门在各自的职责范围内负责相关可再生能源资源的调查,调查结果报国务院能源主管部门汇总。
可再生能源资源的调查结果应当公布;但是,国家规定需要保密的内容除外。第七条 国务院能源主管部门根据全国能源需求与可再生能源资源实际状况,制定全国可再生能源开发利用中长期总量目标,报国务院批准后执行,并予公布。
国务院能源主管部门根据前款规定的总量目标和省、自治区、直辖市经济发展与可再生能源资源实际状况,会同省、自治区、直辖市人民政府确定各行政区域可再生能源开发利用中长期目标,并予公布。第八条 国务院能源主管部门根据全国可再生能源开发利用中长期总量目标,会同国务院有关部门,编制全国可再生能源开发利用规划,报国务院批准后实施。
省、自治区、直辖市人民政府管理能源工作的部门根据本行政区域可再生能源开发利用中长期目标,会同本级人民政府有关部门编制本行政区域可再生能源开发利用规划,报本级人民政府批准后实施。
经批准的规划应当公布;但是,国家规定需要保密的内容除外。
经批准的规划需要修改的,须经原批准机关批准。第九条 编制可再生能源开发利用规划,应当征求有关单位、专家和公众的意见,进行科学论证。第三章 产业指导与技术支持第十条 国务院能源主管部门根据全国可再生能源开发利用规划,制定、公布可再生能源产业发展指导目录。第十一条 国务院标准化行政主管部门应当制定、公布国家可再生能源电力的并网技术标准和其他需要在全国范围内统一技术要求的有关可再生能源技术和产品的国家标准。
对前款规定的国家标准中未作规定的技术要求,国务院有关部门可以制定相关的行业标准,并报国务院标准化行政主管部门备案。第十二条 国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步,降低可再生能源产品的生产成本,提高产品质量。
国务院教育行政部门应当将可再生能源知识和技术纳入普通教育、职业教育课程。第四章 推广与应用第十三条 国家鼓励和支持可再生能源并网发电。
建设可再生能源并网发电项目,应当依照法律和国务院的规定取得行政许可或者报送备案。
建设应当取得行政许可的可再生能源并网发电项目,有多人申请同一项目许可的,应当依法通过招标确定被许可人。第十四条 电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务。第十五条 国家扶持在电网未覆盖的地区建设可再生能源独立电力系统,为当地生产和生活提供电力服务。
【关键词】 新工科 新能源 传热学 教学模式
引言:
能源安全是关系国家经济社会发展的全局性问题,能源战略的成败,关乎国家民族命运。随着全球能源格局由传统化石能源向清洁高效能源的深刻转变,我国能源结构也正经历着前所未有的深层次变革,新能源在能源供给侧占有越来越重要的战略地位。新能源技术的加快建设将成为我国构建更加清洁低碳、安全高效的现代能源产业体系、实现“双碳”目标的重要基础。
数字技术为实现碳中和的目标开辟了新路径,它能够融合能源与环境实现创新,解决资源紧缺与需求不匹配的矛盾。数字通讯技术发展迅猛,能源系统的互联与优化依赖于人工智能、大数据等技术的创新。能源行业的数字化监控可以提高能源利用效率,转变能源消费理念,协调供给侧和需求侧。新兴数字技术的普及能够助力清洁能源利用,带动全球能源格局革命性、颠覆性调整。因此,加快建立与发展新能源科学与工程专业及学科,加快培养急需紧缺人才,破解新能源技术的共性和瓶颈技术难题,是推动我国能源产业高质量发展的迫切需要和战略选择。传热学作为新能源发展的基础学科,在能源生产消费、开放共享、灵活交易、协同发展等方面起到促进作用。
一、新能源专业人才培养
新能源科学与工程专业是一个多学科高度交叉融合的新兴专业,人才培养具有一定的挑战性,其课程体系必须充分考虑以学科交叉为指导思想。结合我国新工科建设和国际工程教育发展趋势,形成了一套完整的新能源科学与工程本科专业的培养模式。它具有多样化的应用背景、多维度的知识体系、多层次的专业构架等特征,涉及化学、物理学、动力工程、材料科学与工程、电气工程及其自动化、机械工程等众多学科。在多学科交叉融合的基础上,目前形成了自然科学基础课程群、工程基础课程群、专业基础课程群、风光能源课程群、其他新能源与储能课程群、能源互联网课程群、前沿讲座课程群、实践环节课程群、素质拓展及个性化培养课程群等九大课程群,后续我们将努力加强完善产教融合支撑体系,进一步优化课程群体系,使之更完备、更科学、更加适应能源战略的需要。
通过课程体系引领新能源专业人才培养,使学生具备整合思维、工程推理和解决复杂工程问题的能力,适应社会经济发展需要,掌握新能源及可再生能源转换与应用的理论和知识,受到能源动力工程师的训练,具备较强的实践和创新能力,在风光互补等新能源领域从事设备制造与组装、发电系统运行监控、设备维护及技术管理等工作的应用型人才。千秋基业,人才为先。通过对新能源科学与工程专业需要掌握的基础知识、理论、方法进行科学的规划设计,汇聚学术声望高、专业理论水平扎实、实践教学经验丰富的精英师资队伍,努力培养新能源领域具有全球化视野的复合型人才。
从实践中来,到实践中去。新能源科学与工程这个新兴专业顺应能源革命的实践而生,也将在实践中不断丰富和发展,相应的人才培养模式也应该是开放式的、启发式的,需要在实践中不断发展和完善。科学思维的培养,创新火花的点燃,尤胜于具体知识点的传授。让学生发自内心地热爱新能源,是我们的初心和使命。
二、新能源专业传热学教学现状
宇宙中一切物质,无论是人、树木等生物体,还是尘土、冰川等非生物体,都具有一定的热能。物质具有热能多少的宏观表现就是其温度的高低。传热学研究在温差作用下热量传递规律及其应用,重点研究不同状态下传热模式和热量传递速率。[1]在能源动力、建筑环境、材料冶金、石油化工、机械制造、航空航天等工业中传热学发挥着重要作用生物医学、电气电子、食品加工、轻工纺织、农业生产等领域也都涉及传热研究。
传热学主要研究两类问题:一是为了确定物体内部或空间区域中的温度分布,控制温度保证运行稳定,例如太阳能热发电系统的温度控制二是为了确定传热过程中热量传递的速率,以及强化或削弱传热的技术途径,例如生物质气化炉的强化传热。学习传热学能使学生初步了解传热学在常规能源与新能源典型工程技术领域的应用,正确理解热传导、热对流、热辐射三种热量传递方式,采用能量守恒法分析传热问题,为以后专业课程的学习打下基础。
结合新能源专业培养目标,目前传热学教学痛点如下:第一,照搬或微调能动、建环等能源类专业的传热学教学大纲,甚至与不同专业的学生合班上课,教师讲授内容毫无变化,没有起到新能源专业基础课该有的作用第二,由于新能源专业开设时间短,大多数传热学授课教师由其他专业教师代替,上课时较少融入新能源专业知识,没有搭建专业课学习的桥梁第三,借鉴其他专业培养目标设置教学内容、学时和学分,缺乏经验指导,创新性不足,教学进程不合理。
三、新工科背景下新能源专业传热学教学的要求
“四新”建设是建设高等教育“质量中国”的战略一招、关键一招、创新一招,是高等教育人才培养的“中国方案”,是高等教育高质量发展的战略布局。新工科以“新的工科专业、工科的新要求”为内涵,注重深度交叉融合再出新,培养工科类专业紧缺人才。系统地开展以新能源专业为代表的新工科研究和实践,对于未来新能源产业和智慧能源经济需要的新工科人才培养具有重要意义。[2]
传热学课程需要新能源专业学生获得热量传递规律的基础知识,具备分析新能源工程中传热问题的基本能力,掌握计算新能源工程中传热问题的基本方法,具备解决热能产生、传递、转换、储存与利用中传热问题的能力,能够建立物理模型,提炼数学模型并进行数值计算。
传热学课程应以“四有”典型案例为载体。有人:教师自身为人师表和专业过硬有料:工程实例复杂多样与时代接轨有情:师生配合默契及分析过程有趣有果:研究结果有用且解决问题有效。
传热学课程应以“四求”教学理念为目标。求真:引导学生追求真理和客观公正求新:激发学生创新意识和善于探究求深:鼓励学生深层思考和举一反三求用:培养学生学以致用和实践能力。
传热学课程应以“三教育”为思政元素。科学精神教育:追求真理、批判质疑、探究创新工程伦理教育:行为规范、公正客观、责任担当实践能力教育:动手能力、团队协作、人际交往。
四、新能源专业传热学线上线下混合教学模式
以应用型本科院校人才培养计划为主体,以用人单位对应用型人才的需求为核心,以传热学在新能源领域中的广泛应用为目标,建立全周期学习支持、讨论互动与信息反馈的“三阶+三化+一中心”线上线下混合教学模式。
(一)三阶
学习追求由浅入深,由易到难。将不同维度的三个阶段融入新能源专业传热学教学。兴趣唤醒,激发求知欲,构建知识体系,提升能力,养成学习思维,实现阶梯式进步。
初阶,重在兴趣唤醒与知识体系构建。课前,通过线上资源展示一些生活中的传热现象以及工程实际中的例子引导学生预习,带动学生自主探索其中隐藏的传热学知识课中,利用数字化资源展示传热学相关资料及视频,让传热学学习生动化、形象化课后,线上布置一些延伸性、发散性的思考题,深化传热学习,完善思维体系。
中阶,强调自主学习与同伴互助交流。课中,通过线下分组讨论、互问互答、多媒体实例研讨等形式丰富传热学习过程,让每一个学生参与进来。采用同伴学习与互评、课堂互动任务点达成、思维导图绘制等形式进行评价。实施“翻转课堂”,以“学生分享为主,教师总结为辅”的教学模式,培养应用型“一材多用”的综合性人才。
高阶,实现技能实操与团队协作,进行思维延展。学生通过线下传热学课程设计和团队协作展示的形式完成创新实验与实践协作,再通过线上的方式提交文献检索与综述、任务核查与反思。[3]教师将传热学与新能源利用建立起纽带,为学生专业课的深度学习打好根基,如图1所示。
(二)三化
1. 互动参与化
课前:问题导向,教师针对传热知识点设置线上问题,要求学生带着问题进行学习,找出答案回到线下课堂讨论,鼓励学生提问,并完成线上前测。
课中:实例分析,唤醒兴趣,构建知识体系线下生讲生评,创造互辩学习环境,促进深度学习团队展示,培养学生协作、实践能力。
课后:发布线上后测、章节测试、作业与讨论,通过互评完成同伴学习课后作业注重巩固反思,并回溯学习过程提升学生的推理能力、互助学习能力和创新思维能力。
2.课程思政化
挖掘传热学与新能源联系中的思政元素。例如:将热能融合于新能源利用,培养可持续发展思想和节能意识利用传热学理论知识解释生产生活中的传热现象正确对待和处理实验数据,保证学术诚信对余热废热的处理,要考虑环境、生态、安全等因素。
3.评价多元化
目前各高校传热学课程的考核方式多为期末考试占总成绩的70%-80%,实验、出勤、作业等占总成绩的20%-30%,这不利于全能型人才的培养。应用型人才有别于研究型人才,注重的是会应用,淡化理论性的推演过程,针对这样的人才需求,应打破传统的成绩考核方式,全方位多角度评价,[4]建立如图2的多元化评价机制。
(三)一中心
教育的主体是学生,新工科背景下新能源专业传热学教学模式应以学生为中心。
五、结束语
通过分析新能源专业传热学教学现状,深挖教学改革痛点。结合“四新”建设对高等教育的要求,对新能源专业传热学课程教学模式进行探索,形成了“三阶+三化+一中心”线上线下混合教学模式,符合当前疫情常态化的大背景。无论是理论教学还是实践教学,如何将新能源利用与传热学课程有机融合,是新时代高校师生需要深入探索和研究的重点
本条例所称可再生能源,是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能、空气能等非化石能源。第三条 开发利用可再生能源,应当遵循因地制宜、多能互补、综合利用、节约与开发并举的原则,注重保护生态环境。禁止对可再生能源进行破坏性开发利用。第四条 县级以上人民政府应当加强对可再生能源开发利用工作的领导,将可再生能源开发利用纳入本行政区域国民经济和社会发展规划,采取有效措施,推动可再生能源的开发利用。第五条 省发展和改革(能源)主管部门和设区的市、县(市、区)人民政府确定的部门(以下统称可再生能源综合管理部门)负责本行政区域内可再生能源开发利用的综合管理工作。
县级以上人民政府有关部门和机构在各自职责范围内负责可再生能源开发利用的相关管理工作。
乡镇人民政府、街道办事处应当配合做好可再生能源开发利用的管理工作。第六条 县级以上人民政府及其有关部门应当加强对可再生能源开发利用的宣传和教育,普及可再生能源应用知识。
新闻媒体应当加强对可再生能源开发利用的宣传报道,发挥舆论引导作用。第二章 管理职责第七条 县级以上人民政府可再生能源综合管理部门应当会同有关部门和机构,按照国家有关技术规范和要求,对本行政区域内可再生能源资源进行调查。
有关部门和机构应当提供可再生能源资源调查所需的资料与信息。
可再生能源资源的调查结果应当公布。但是,国家规定需要保密的内容除外。第八条 县级以上人民政府可再生能源综合管理部门应当会同有关部门和机构,根据其上一级可再生能源开发利用规划,结合当地实际,组织编制本行政区域可再生能源开发利用规划,报本级人民政府批准后实施,并报上一级可再生能源综合管理部门备案;其中省可再生能源开发利用规划,应当报国家能源主管部门和电力监管机构备案。
可再生能源开发利用规划的内容应当包括可再生能源种类、发展目标、区域布局、重点项目、实施进度、配套电网建设、服务体系和保障措施等。第九条 编制可再生能源开发利用规划,应当遵循因地制宜、统筹兼顾、合理布局、有序发展的原则,并与土地利用总体规划、城乡规划、生态环境功能区规划、海洋功能区划相衔接。
编制可再生能源开发利用规划,应当依法进行规划环境影响评价和气候可行性论证,并征求有关单位、专家和公众的意见。县级以上人民政府可再生能源综合管理部门和有关部门、机构应当依法公布经批准的可再生能源开发利用规划及其执行情况,为公众提供咨询服务。第十条 可再生能源综合管理部门和城乡规划、国土资源、海洋等部门在履行项目审批、选址审批、用地或者用海审核等职责时,不得将可再生能源开发利用规划确定的可再生能源项目建设场址用于其他项目建设。第十一条 县级以上人民政府可再生能源综合管理部门依法履行可再生能源投资建设项目的批准、核准或者备案以及其他相关监督管理职责,并对依法需经国家批准或者核准的投资建设项目提出审查意见。第十二条 省建设主管部门根据本省气候特征和工程建设标准依法制定太阳能、浅层地热能、空气能等可再生能源建筑利用的地方标准。
省标准化主管部门会同省有关部门依法制定除前款规定以外的可再生能源开发利用的地方标准。第十三条 县级以上人民政府水行政主管部门依法履行水能资源开发利用的指导和监督管理职责。第十四条 县级以上人民政府建设主管部门依法履行可再生能源建筑利用的指导和监督管理职责。第十五条 县级以上人民政府国土资源主管部门依法履行地热能开发利用的指导和监督管理职责。第十六条 县级以上人民政府农村能源管理部门依法履行沼气利用的指导和监督管理职责。第十七条 县级以上人民政府经济和信息化主管部门依法履行对可再生能源设备制造产业发展和相关项目技术改造的指导和监督管理职责。
首先是建立持续稳定的市场需求。他建议要按照政府引导、政策支持和市场推动相结合的原则,各级政府根据中长期规划的要求制订阶段目标、任务和措施,通过优惠的价格政策和强制性的市场份额政策,以及加大政府投资及资本市场投融资,实施政府特许权、政府采购等措施,培育持续稳定的可再生能源市场。
其次是改善市场环境条件。国家电网企业和石油销售企业要依据《可再生能源法》的要求,承担收购可再生能源电力和生物液体燃料的义务。有关部门组织制定可再生能源电力并网和生物液体燃料进入石油销售系统的运行管理规定。有关部门还要抓紧制定可再生能源应用于建筑节能的相关技术标准、工程规范和建设管理规定;
第三要加大财政投入和税收优惠力度。各级财政根据《可再生能源法》的要求,可以设立可再生能源发展专项资金,支持可再生能源发展。国家运用税收政策对可再生能源发展予以支持,对可再生能源技术研发和设备制造等给予适当的企业所得税优惠。
最后要加快技术进步和产业发展。石定寰提出,加快可再生能源规模化利用的基础在于加强科技创新。各级政府要加大对可再生能源的科技投入,国家各类科技发展规划要大力支持产学研合作,开展可再生能源的科学研究、技术开发和产业化,整合现有的可再生能源技术资源,完善保护知识产权的法制环境,鼓励创新,加快人才培养,全面提高可再生能源技术创新能力和服务水平,促进技术进步与产业发展。