教学单位：土木工程学院

专业名称：建筑环境与能源应用工程

案例类型：自编

课程名称：空气洁净技术

授课教师：蒋丹凤

授课对象：21建筑环境与能源应用工程（职师）1班

课程介绍：《空气洁净技术》是一门专注于研究空气污染控制、洁净环境构建及空气质量管理的前沿学科课程。授课内容结合理论知识与工程实践，广泛应用于工业生产、医疗健康、生物制药、电子制造、航空航天等领域。本课程旨在培养具备理论深度和实践能力的专业人才，助力解决工业升级与健康环境中的关键技术问题。

课程特色：

1、‌理论与实践相结合‌：本着“突出基本概念原理、强化工程实际应用”原则，教学过程注重理论与实践相结合，学生能够运用所学的空气洁净的基本知识和主要理论等解决实际工程问题‌。例如，通过分析典型案例、小组讨论、角色扮演和实践操作等方法，使学生能够深入理解并解决实际问题。‌

2、紧跟技术前沿‌：尖端技术融入教学如纳米级净化、智能化管理、碳中和节能等。如探讨纳米纤维过滤材料、等离子体杀菌技术。学习物联网传感器实时监测PM2.5/VOC，结合AI算法优化净化系统能耗，研究低能耗洁净室设计、净化系统中的节能技术的应用。‌

3、具体应用领域广泛‌：空气洁净技术在建筑环境与设备工程、微电子环境控制等领域有广泛应用。课程注重培养学生的国际视野、自主学习和终身学习的意识，使其能够在跨文化背景下进行沟通和交流，培养学生的适应发展能力‌。

4、‌教学资源丰富‌：课程配备了丰富的教材、参考书、规范和学习视频，包括王海桥主编的《空气洁净技术》、冯树根主编的《空气洁净技术与工程应用》等，这些资源为学生提供了全面的学习支持。

案例背景：

本课程的前导课程为《暖通空调》，大部分知识点难度不大，故以线上+线下学习结合方式，可达到课程学习的基本要求。对于洁净室设计计算等较难的知识点，本课程通过给出针对工业生产、医疗健康、生物制药、电子制造、航空航天等不同领域的工程案例，及线下实操培养学生的实践技能。将此类工程案例运用到教学活动中，这样既能避免课堂讲解没有难度和挑战度的知识点，又可以高效利用课堂，充分调动学生学习积极性和兴趣，达到教与学的完美融合。

案例描述：

一、案例来源：真实案例

马应龙药业集团股份有限公司马应龙药业滴眼剂车间灌装生产线改造及洁净厂房扩建装修工程，要求：

1、空气洁净度达到ISO6级（B级洁净度）；

2、控制车间内细菌浓度，降低滴眼剂生产过程的交叉污染风险；

3、洁净系统需兼顾节能性和智能化管理。

二、教学目标

1、知识目标：掌握洁净室气流组织原理、过滤器选型方法、洁净空调系统设计方法、洁净度检测标准。

2、能力目标：能够根据实际需求设计洁净系统方案，并考虑进行节能技术经济分析。

3、素质目标：培养暖通专业工程师应该具备的专业知识和技能、团队协作能力及工程伦理意识如药品洁净生产安全责任。

三、案例实施流程

阶段1：问题导入与需求分析

任务：学生分组调研滴眼剂车间灌装生产线的空气洁净需求，分析现存问题（如气流死角、能耗高、维护困难等）。

教学方法：

（1）课堂解析：通过专利说明书、实验数据图表讲解技术原理；

（2）对比分析：与传统洁净空调系统组成、运行控制对比，讨论技术优势与局限性。

（3）案例分析：邀请洁净工程师线上分享实际案例；

（4）分组讨论：传统洁净室空调系统设计在高级别洁净度改造场景中的局限性。

阶段2：理论学习与方案设计

核心知识点：

1、洁净室气流组织形式（层流 vs 乱流）；

2、HEPA过滤器效率等级（如H13/H14）；

3、压差控制与温湿度调节；

4、能耗优化（变频风机、热回收装置、洁净空调的智能开关），节能设计对洁净室能耗的影响（对比传统洁净空调系统）。

任务：

1、基于专利技术，每组设计一套洁净系统方案，包括：

（1）送回风管道布置图；

（2）过滤器配置（初效+中效+高效三级过滤）；

（3）压差控制逻辑；

（4）节能措施（如变频风机+电动阀联动控制、洁净空调智能开关控制）。

2、提交方案报告，并利用软件（如CAD、CFD模拟工具）展示设计效果。

阶段3：实验验证与优化

实验内容：

1、过滤器性能测试：通过颗粒物计数器测试不同过滤器的效率；

2、洁净室模拟实验：利用小型洁净室模型验证气流分布均匀性；

3、能耗分析：对比各种运行工况下传统方案与节能方案的运行成本。

实验目标：验证设计方案的科学性，优化参数配置。培养学生从专利到产品化的工程思维。

阶段4：答辩与评价

1、答辩要求：

（1）每组用10分钟展示方案，重点说明创新点（如系统节能设计、智能控制点等）；

（2）回答其他组提出的技术问题（如“如何平衡初投资与运行成本？”、“不同运行工况下的模式切换如何进行？”等）。

2、评价标准：

（1）方案合理性（40%）；

（2）创新性（30%）；

（3）团队协作与答辩表现（30%）

反思与总结：

经过课内、课外结合练习，科研成果结合工程实践案例的教学改革措施的实施，取得了一定的教学成果，总结如下：

1、学生创新实践能力提升：  

（1）掌握从专利文献提取技术核心的方法，理解“实验室-产品-工程”转化链路。  

（2）通过工程实践，熟练运用ISO 14644标准进行洁净室设计。

（3）开展专利衍生课题研究，鼓励学生申请实用新型专利或发表相关论文。

2、行业合作紧密：  

（1）课程团队与洁净工程实施企业合作，将学生优化设计方案纳入工程实践运用（如某工程实践采纳“分区域模块式系统控制”设计）。  

（2）以工程实践真实案例及专利驱动为切入点，避免教学与行业需求脱节。由企业提供工况数据，学校完成节能优化设计方案。

3、全链条覆盖：

从原理分析（理论课）→性能验证（实验课）→场景应用（案例课）→创新改进（课题），形成完整闭环。  

4、职业价值延伸：

学生可接触专利撰写、技术商业化等技能，拓宽就业方向（如洁净技术企业、知识产权服务）。

通过此类案例教学，学生不仅能深入理解空气洁净技术的核心原理，更能体验从技术创新到实际应用的完整流程，培养学生意识到洁净行业从业人员爱党爱国情怀和科学奉献精神意识到自己的使命担当，契合新工科教育中“产教融合”与“解决复杂工程问题”的培养目标。