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1背景
2020年9月，中国向世界宣布将力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，并努力争取在2060年前实现“碳中和”。对于占碳排放51．3%的建筑领域来说，实现建筑领域的碳中和，对我国完成“双碳目标”至关重要。实现建筑领域的“双碳目标”，必须在建筑的建造阶段、运维阶段、拆除阶段的全生命周期应用“低碳思维”开展工作，并经济科学地采用相关“低碳技术”，这必然带来不同于传统的建筑领域的人才需求。另外，建筑领域实现“双碳目标”，也需要通过金融、法律等手段来进行促进及规范，这必然会带来其他领域对“建筑双碳人才”的需求。高等学校建筑类专业能否在未来人才需求变化的背景下，抓住机遇，及时调整人才培养目标，改革教学模式是关乎建筑类专业能否适应市场获得生存发展的问题。尤其目前，我国的大规模城市化逐渐进入平稳期，建筑类人才需求开始变少，使得建筑类专业转型的问题显得更为紧迫。建筑环境与能源应用工程专业(以下简称建环专业)主要任务是以建筑为主要对象，在充分利用自然能源基础上，采用人工环境与能源利用工程技术去创造适合人类生活与工作的舒适、健康、节能、环保的建筑环境和满足产品生产与科研实验要求的工艺环境，以及特殊领域的人工环境。其传统培养目标为培养具备从事本专业技术工作所需的基础理论知识及专业技术能力，在设计研究、工程建设、设备制造、运营等企事业单位从事采暖、通风、空调、净化、冷热源、供热、燃气等方面的规划设计、研发制造、施工安装、运行管理及系统保障等技术或管理岗位工作的复合型工程技术人才。
从上面建环专业本科指导性专业规范(以下简称建环指导规范)可以看出，建环专业主要以构造适宜的人工环境为目标，针对建筑的设备系统开展工作。从建筑全生命周期看，建筑运维阶段的碳排放占建筑碳排放的绝大部分，因此建环专业天然的与建筑碳排放紧密相关。在传统的建环专业学生培养思路上，尽管也涉及可再生能源利用、节能减排等课程内容的学习，但这些内容往往是选修或辅助内容，相对“双碳目标”的实现，并没有相应的明确的培养目标，也没有制定相应的培养内容，更关键的是没有建立学生在工程中的“碳循环”思维及“低碳思维”，因此如何通过培养目标及课程体系的改革，使得建环专业培养的学生能够适应未来低碳技术大规模应用的行业环境，服务于国家的“双碳”战略，提升专业对考生的吸引力已经变得至关重要。王欢等探讨了“双碳”目标下符合社会发展需要的暖通工程师的培养路径。吕石磊等从多学科交叉融合视角对建环专业的教学体系进行了探索。谢果等探究了“双碳”背景下面向新能源传热学的启发式教学模式。另外，陈丽萍等从建环专业高素质人才培养，张登春等从新工科背景下建环专业创新性人才培养模式，石宏岩从应用型大学人才培养方案对比分析等方面也开展了研究。从上述已经开展的研究可以看出，部分学者已经从基于不同社会背景对建环专业未来的本科生或工程师培养开展了研究工作，但还没有基于“双碳”背景下建环专业的学生培养模式的研究。为了解决这一问题，本文基于双碳背景下的人才需求，制订了人才培养目标，并进一步给出了人才培养方式，希望这方面的探索能为建环专业人才培养的改革提供参考。
2建筑活动对城市碳循环的影响
由于建筑并不是孤立的，所以其碳循环受很多因素影响。从小的方面说，进出建筑的人流、气流、物流都会影响建筑的碳排放;从大的方面说，建筑行业的排碳与交通、能源、商业也密切相关;从更大的方面说，建筑作为自然界的一部分，必然其碳循环也会进入海洋－陆地－大气的大循环中。为了分析城市碳循环，赵荣钦等提出了“自然—社会”二元碳循环的概念(图1)，认为城市系统碳循环是一个包括自然和人工过程、水平和垂直过程、地表和地下过程、经济和社会过程在内的复杂系统。从图1可以看出，“自然—社会”二元碳循环过程是一个复杂的、不确定的、各个要素相互耦合的复杂系统。建筑在建造、运维、拆除过程中，建筑活动对碳排放产生的影响不能从单一角度去考虑，需要综合评估其对建筑碳排放的影响，例如:如果建筑材料选用木材，在建筑材料的使用角度上可以认为没有碳排放或者负碳排放(不考虑加工过程)，但由于木材的使用砍伐了树木，因此影响了碳的固定，其最终碳排放需要精确计算才能确定。综合来说，以下几方面是对碳排放影响的主要因素:(1)建筑在建造过程中使用的材料来源及加工方式，施工企业的建造组织方式(使用的设备、运输工具等)，建造过程中使用的能源，建造过程中的工人等均会产生碳排放。建造过程中对土壤的改变会对碳的吸收产生影响。(2)建筑在运行维护过程中，建筑使用的能源，进出建筑的物流、人流，建筑的具体使用功能，建筑内部的设备等均会影响碳排放。建筑周围的景观绿化可以影响碳的固定吸收。(3)建筑在拆除过程中，施工企业的拆除组织方式(使用的设备、运输工具等)，拆除过程中使用的能源，拆除过程中对土壤的改变，拆除过程中的工人，拆除垃圾的回收处理等均会产生碳排放。因此在建筑不同阶段采用合适的技术措施来减少碳排放，增加碳固定，并能精确的对碳循环进行计算及评估是建筑降碳的必然选择。建环专业主要涉及建筑的运行维护阶段，因此其采取的技术措施主要影响这个阶段的建筑碳行为，未来的建环人才从碳的角度去考虑采取的技术措施应该是行业的趋势，这也为高校本科生培养提出了要求。
3建筑双碳人才的可能需求
制定建环专业“双碳背景”下的培养目标，首先需要明确在“双碳背景”下，建环专业需要什么样的人才，即明确建环专业可能产生的“双碳需求”。因为建环专业主要涉及建筑的能源供给及利用，因此本文从这个角度分析。在建筑的能源供给及利用上，通常会涉及能源的生产、能源的输配、能源的利用，沿着这个路线，未来可能会在以下几个方面产生变化:
(1)在能源生产方面要尽可能减少建筑的碳排放，这必然带来太阳能、风能、空气能、地热能和生物质能等绿色能源在建筑领域的大规模应用。这一方面需要依赖电厂发电方式的变革，另一方面也需要在建筑本体实现对这些能源的利用，因此会对分布式可再生能源系统及多能互补系统的设计、安装、设备制造产生很大的人才需求。
(2)在能量输配上，由于太阳能、风能等绿色能源大部分为不稳定能源，导致了能源供给与需求不平衡，为了解决这些问题，需要对这些能源进行存储，以及建立智慧能源系统等。这会对储能系统及智慧能源系统等的设计、安装、制造产生人才需求。
(3)在能量利用上，太阳能、风能等绿色能源的使用除了可以利用传统设备实现以外，针对太阳能等能源的特点，一些新型的设备的研发及使用也不可避免，这也会导致末端设备的研发、设计、制造等人才需求。
(4)在能量生产、输配、利用全程中，绿色能源的大规模利用必然会导致建筑使用空间的冲突，因此绿色能源利用技术与建筑进行一体化至关重要。这必然带来绿色建筑的设计、施工、建造等一系列的人才需求。
(5)能否在建筑设计及运行过程中，通过一些技术和方法实现碳捕捉，这方面也会产生人才需求。除了建筑行业的人才需求以外，建筑行业双碳目标的实现也离不开金融市场及相关法律的支持，这些领域可能需要懂得具有以下能力的建筑领域相关人才。
(6)懂得建筑碳排放原理，能够对建筑的碳排放进行准确核算，懂得金融市场运行规则，能够利用金融市场为建筑市场的减碳行为获取收益，进而促进建筑双碳目标的实现。
(7)深刻了解国内外“双碳”相关的政策法规，根据政策法规的支持方向，及时在建筑设计、运维阶段对建筑进行相应的“双碳”技术改造，为业主的减碳行为获取财政补贴及资金支持等。4培养目标的确定基于上述需求，笔者制定了如下培养目标，制定的过程中考虑了向上(传统需求)和向下(“双碳”需求)兼容，从抓住本质的思路出发，设计出3个培养方向。
4.培养目标的确定
基于上述需求，笔者制定了如下培养目标，制定的过程中考虑了向上( 传统需求) 和向下( “双碳”需求) 兼容，从抓住本质的思路出发，设计出 3 个培养方向。
4．1以绿色能源为基础的绿色建筑暖通空调设计尽管未来建筑会大量使用太阳能等绿色能源，但是建筑的基本功能和实现方式并没有发生革命化的变革，所以掌握建筑设备系统的工作原理、设计方法仍然是学生培养的基础。但传统上，指导学生做课设或毕业设计时，采用的能源形式及系统方案往往是针对非可再生能源的，考虑到未来绿色能源的大规模使用，可以尝试以绿色能源为能量来源做相应的设备系统设计。在设计过程中，可以根据具体的能源形式，探讨合适的系统形式及末端等，并尝试与建筑一体化的实现形式。这个方向未来就业方向既可以做新建绿色建筑的设计建造，也可以对既有建筑进行绿色化改造，也可以进入传统的设计等领域。该方向是未来建环专业的基础。
4．2基于统计、大数据方法的建筑能耗/耗电量特性分析对建筑进行节能设计或改造和进行碳排放核算的基础是掌握建筑的能耗特性。由于每个建筑的年代、设备系统形式、用途、数据形式及数量等都不同。因此根据不同建筑特点能给出不同建筑能耗特性分析方法很重要。传统本科教学培养上往往侧重的是现场数据的测试及获取(如建筑环境及热工测试技术课程)，数据处理方面相对较少。目前，随着大数据方法的发展，通过数据挖掘技术获取建筑的能耗特性变得较为容易，从面向未来的角度，可以考虑尝试开始数据挖掘的选修课，并在指导部分学生做数据挖掘在能耗特性预测方面的论文来培养这方面的人才。这个方向毕业可以去节能改造的相关领域工作。该方向主要支撑需求(2)、(6)、(7)。
4．3城市或建筑体量的碳排放量计算、评估、分析通过碳交易等金融手段可以对“双碳”目标的实现产生极大的促进，未来会出现与碳交易相关的借贷、期货等金融类产品。碳交易要想能够大规模实施，必须能够进行准确的碳核算，但每栋房屋的年耗碳量并不是常数，这就涉及国家要制定相应的法规保证交易的实施，并且需要借鉴金融领域的相关规则。传统上，建环专业并没有开设相关课程，这方面可以尝试开设几门碳排放、金融类课程，并做相关方向的论文来进行培养。这个方向未来可以培养多学科交叉(建筑、电力、工业、金融、生态)的人才。就业方向为与碳交易相关的金融类或法律类相关企业。该方向主要支撑需求(2)、(6)、(7)。上面的3个培养方向是逐层递进的，并且兼容了传统的建筑需求，应该会适应未来建筑行业的发展方向。
5人才培养模式初探
根据培养目标，在建环学生的培养方案制定过程中，首先要培养学生的“低碳思维”，然后再根据需求培养相关方向的专业技术人才。低碳思维是指了解碳在生态系统中的循环过程，掌握碳在工业、农业、建筑业等国民经济领域的排放原理及过程，熟练掌握碳在能源领域的排放原理及过程，熟练掌握建筑降碳的方法手段。在这方面仅从课程角度考虑，需要增设“生态学”“工业碳排放”等几门课程。但从培养学生“低碳思维”的角度来看，还需要将碳领域的知识与建环专业课程进行深度结合，并融入到课程设计及毕业设计中才能实现。通常在建环专业学生的培养过程中，开设的课程包括通识课、基础课、专业基础课、专业课、实践类课程，以达到建立学生建环专业的知识结构，并培养相关能力的目的。由于不同学校的建环专业面临的教学改革情况不同(大学类型、师资等)，针对不同学校的条件，本文给出以下几种改革思路。
5．1以绿色能源实践类课程驱动的培养方式改革该改革方式适合建环实验基础强，师资较好的高校。由于未来建筑在能源利用源头会从传统的化石能源转换为绿色能源。在传统的培养方式中，在讲授内容及讲授方法上，大部分是基于化石能源应用的，这不利于建立以绿色能源为基础的思维模式。部分高校可以尝试建设绿色能源应用的实践课程，增强学生对绿色能源应用的感性认识，提升学生对绿色能源应用的认同度，并根据实践课程对专业课及专业基础课的授课内容进行重构，将里面部分与传统能源相关的设备或系统的应用原理、设计方法等的知识点用绿色能源的进行替换，并增设生态碳循环类的通识课，以及工业碳排放类的专业基础课。
5．2与其他专业联合改革培养方式对于有条件的高校，可以尝试与数据挖掘专业、金融专业、法律专业等联合对培养方案进行改革。以培养碳交易人才为例，可以与金融专业老师制定培养目标，并在学生的基础课及专业基础课学习阶段增设金融类课程，培养学生的金融思维方式，并在毕设或者毕业论文阶段，尝试将学生的“金融思维”与“低碳思维”融合。该方案更倾向于培养“跨界”人才。
5．3在原有体系增加课程的改革方式在建环专业的传统培养方案中，大部分内容为热力学原理等基础内容，涉及的设备或系统地讲授内容也普遍具有代表性。由于在低碳时代，建筑的功能及实现方式并没有发生根本的变化，因此大部分传统教学内容也是适用的。因此对于大部分学校来说，可以删减、合并一些课程，并增设一些与“低碳”目标相关的课程即可以初步达到改革培养方案的目的。但该方法属于初步改革，较适合在改革过程中进行过渡。
6结论
建环专业培养模式的确定事关未来建环专业招生、就业等，并会长远地影响建环专业的发展。如何在目前“双碳”背景下，找准自己的位置，确定适合的培养模式是与不同学校的基础、定位等相关的。笔者在这方面的一些粗浅思考希望能够给建环专业的老师提供参考，共同提高建环专业的人才培养质量。
参考文献
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［2］高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范，高等学校建筑环境与环境应用工程专业指导委员会，2013．
［3］王欢，樊越胜，王登甲．面向“双碳”目标的暖通工程师培养模式探索［J］．科技与产业，2021，(12)．
［4］吕石磊，王冉．“30·60”双碳目标下建环专业的教学改革与思考［J］．高教学刊，2021，(30)．
［5］谢果，徐永，陈云良，等．“双碳”背景下面向新能源传热学的启发式教学模式探究［J］．高教学刊，2022，(20)．
作者:李志永 张召 冉苑翔 乔春珍 陈伟 娇赵玉清 单位:北方工业大学土木工程学院