空调技术论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇空调技术论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

0前言

2004年9月16日，期待已久的空调能耗新标准终于公布，并于2005年3月1日实施。未来的空调产品能否达标，新标准为其划出一条底线——最佳能耗比2.6，即能耗比低于2.6的空调产品将不再允许在市面销售。空调系统的节能已经刻不容缓，而变容量技术一直以来都是空调节能的热点。本文将介绍一种新的变容量技术—数码涡旋技术及其应用。

自2002年数码涡旋压缩机开始供应中国市场以来，数码涡旋技术目前已经在家用中央空调系统、商用多联机系统、风管机系统、冷水机组、机房空调系统及北方地区热泵系统中得到广泛应用，其技术优点相当明显。

1数码涡旋压缩机变容量控制原理

艾默生环境优化技术事业部研发生产的数码涡旋压缩机利用“轴向柔性”技术，“轴向柔性”允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离，确保涡旋盘始终以最佳的力进行工作。使得两个涡旋盘在任何运行环境下紧密结合在一起，保证涡旋压缩机有很高的能效比。数码涡旋的控制循环周期包括一段“负载期”和一段“卸载期”。负载期间，涡旋盘如图1（a）所示，压缩机像常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量，压缩机输出为100%。卸载期间，由于压缩机的柔性设计，使两个涡旋盘在轴向有一个微量分离（如图1（b）所示），因此不再有制冷剂通过压缩机，压缩机输出为0。这样，由负载期和卸载期的时间平均便确定了压缩机的总输出平均容量。

数码涡旋压缩机一个工作“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间，这两个时间的不同组合决定压缩机的容量调节。通过改变这两个时间，就可调节压缩机的输出容量（10%～100%）。

所谓“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如：在20s周期时间内，若负载状态时间为10s，卸载状态时间为10s，压缩机调节量为(10s×100％+10s×0％)／20=50％。若在相同的周期时间内负载状态时间为15s而卸载状态时间为5s，则压缩机调实量为75％，容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间，压缩机就可以实现任意大小的容量（10％～100％）。周期时间的概念如图2所示。

图2周期时间的概念

2数码涡旋技术的优点

2．1容量范围广、温控精确、调温快

数码涡旋压缩机的运行范围可以从10％到100％，并且在这一范围内的输出是连续的和无级的，与变频技术的分级输出容量相比是一大改进。提供无级的容量输出的同时保证了房问温度的控制精度可以大大提高（±0.5℃）。由于数码涡旋系统可通过改变负载和卸载周期时间迅速将容量从100％降到10％（反之亦然0，所以它能比别的系统快得多地对系统需求地变化作出反应。

2．2优良的季节能效比

数码涡旋压缩机的性能经过JIS和ARI的标准的评价，证明具有非常出色的SEER。大范围的容量调节可以提高压缩机的季节能效比。

2．3良好的回油控制

数码涡旋是唯一不需要油分离器或回油循环的系统。有两个因素使回油容易。第一，油只在负载周期内离开压缩机。所以，在低容量情况下，离开压缩机的油极少。第二，由于压缩机在负载周期内满负荷运行，负载周期内的气体速度足以使油回至压缩机。试验显示压缩机在最差的条件下，即100m配管长度，30m垂直落差且室内机、室外机位置可互换(有正常的回油弯)，负荷最低时都可以使油回到压缩机。

2．4卓越的除湿性能

除湿性的好坏也是保证用户舒适性的一个关键，尤其是在低负荷运行时。数码涡旋压缩机提供了非常好的除湿性，因为它与变频系统相比具有较低的吸气压力。在任一百分比容量调节，负载状态时压缩机全负荷运行，全负荷运行将导致较低的平均吸气压力，得到较低的显热比。

2．5电磁干扰非常小，无电磁污染问题

数码涡旋系统产生非常小的电磁干扰，因为涡旋盘的负载和卸载只是一个简单的机械操作。这一独特的性能不仅使数码涡旋系统不需要昂贵的电磁抑制电子装置，也增加其可靠性和简易性。

2．6无需制冷剂旁通

大多数现行技术选用热气旁通和液体旁通装置。因压缩机不能达到极低的容量。所以需要这些旁通管保护装置。数码涡旋系统能使容量低至10％，所以无需这些旁通管，因而节省了开支并使系统简化。

3数码涡旋技术在多联机中的应用及节能措施

据一项在上海及周边地区的调查分析，多联机、风管机、冷热水机组、单元式机组分别占到此类市场的70％、13％、12％、5％。2004年上海市场多联机市场容量在10亿元左右。可以很明显地看出，多联机已经明显占据主导地位。

目前，国际上单冷媒多联系统主要有变频多联系统和变容多联系统。变频多联系统起步较早，而变容多联系统是最新发展起来的高新技术，能够很好地解决容量调节等问题，成为了单冷媒多联系统的发展方向。

在室内机和室外机的外形方面，数码变容多联机和变频多联机没有太大的不同，但在容量调节方面，两者有本质的区别。变频多联机通过改变压缩机的频率来调节，而数码变容多联机则通过数码变容压缩机容量的改变来调节。数码变容多联机能够满足人们对空调任意调节、精确控制的要求，具有节能、舒适、噪声低、使用灵活等一系列优点。

数码多联中央空调集一拖多技术、智能控制技术、多重健康技术等多种高新技术于一身。在节能技术方面主要采用的数码变容涡旋压缩机技术、双压缩机技术、制冷剂直接输送技术、制冷剂的智能分配技术、风机调速技术等。

3．1数码涡旋压缩机技术

数码涡旋压缩机实现容量调节的内部结构及过程前面已经作了详细的介绍，这里不再说明。数码涡旋压缩机可以在10％和100％的范围内，输出任意大小的容量（无级输出)。

3．2双压缩机技术

对容量稍大的机组采用两个压缩机（一个数码变容涡旋压缩机，一个定容涡旋压缩机)。采用两台压缩机并联，有以下优点：（1）有效的容量控制，小于数码涡旋压缩机的容量时，只需启动数码涡旋压缩机，大于数码涡旋压缩机的容量时，启动定容涡旋压缩机和数码涡旋压缩机；（2）提高可靠性，较单台大压缩机停开次数减少；（3）启动负荷降低，单台压缩机的启动时间可以分别用时间延迟方法分开；（4）备用性，如果一台压缩机损坏，还有部分容量；（5）置换费用减少，如果一台压缩机损坏，可花较少的费用去更换压缩机。

直接输送制冷剂技术

系统直接以制冷剂作为传热介质。传送的热量几乎是水的10倍、空气的20倍，而且不需庞大的风管和水管系统，减少了输送耗能及冷媒输送中能量损失。表1是几种传热介质性能比较表。

种类利用热输送冷量kJ/kg输送100kW冷量时耗能

水显热20.1(t=5℃)4.05

空气显热10.1(t=10℃)6.38

制冷剂潜热2062.16

表1是几种传热介质性能比较表

由表1可知，同样输送100kW的冷量。以制冷剂作为输送介质，所需的输送系统耗能仅为室内风机所耗的2.16kW分别是以水和空气作为传热介质所需能耗的52.7%和33%由于采用制冷剂直接蒸发制冷，没有传统中央空调系统先把冷量传递结水，

再由冷水传给室内空气这一中间过程，减少了一个能量传递环节，从热量传递的网络图上看就是减少了一项传热热阻，当然也就减少了能量的损耗。

3．4制冷剂的智能分配技术

数码变容量压缩机加电子膨胀阀组成的制冷系统，可实现大范围内流量的调节，以适应整体负荷的变化。通过电子膨胀阀的制冷剂流量由以下两个因素决定：（1）蒸发器进口和出口的温差；（2）室内温度和空调设定温度的温差。室内电子膨胀阀是一个反馈元件。在使用电子膨胀阀进行流量调节时，一般有以下两种方法：一是控制蒸发器出口的真实过热度，用一只压力传感器和一只温度传感器置于出口处，分别检测蒸发器出口处的压力p2和温度t2，p2为蒸发压力pe，换算pe对应的制冷剂饱和温度即蒸发温度te，再计算温差t=t2-te，将其作为控制参数，见图4(a)；另一种情况是用两只温度传感器分别检测制冷剂在蒸发器进口和出口的温度t1和t2，计算温差t=t1-t2，并以其为控制参数，见图4(b)。t的数值决定了电子膨胀阀的开度，即控制过热度，通过电子膨胀阀的调节使蒸发器始终保持最佳状态。

图4电子膨胀阀控制过热

电子膨胀阀按理想方式分配各个房间的制冷剂流速，由模糊控制将舒适度调整至最佳，通过图5空调系统得到蒸发器进口和出口温差，再加上室温和设定温度的温差，计算出过热量和室温状态，然后启动阀门来控制制冷剂流量。通过对电子膨胀阀开度的控制可以实现制冷剂在各室内机蒸发器的智能分配。

图5电子膨胀阀对制冷剂流量的控制

3．5风机调速技术

数码多联机组可以实现能量10%～100%范围内的无级变换，随着室内负荷的降低，室外冷凝器的能力变得很大，为实现节能和系统的合理匹配，室外换热器的风机采用调速技术。

4节能效果分析

4．1能效比

数码多联机组由于采用了数码涡旋压缩机等新技术措施，系统具有很高的部分负荷能效比.三星某数码多联机组能效比的测试结果见图6，从图不同机组的能效比比较可以看出，在整个运行过程中三星DVM空调系统的能效比都要高于传统的整体空调系统。

4．2运行费用

数码多联机组具有高能效比和高季节能效比，系统运行时可以大幅度节约能源和运行能源费用。从表2可以看出，与冷水机组相比，数码多联机组可以节约费用21%，与整体系统相比，数码多联机组可以节约费用48%。表2的比较进一步说明了数码多联机组具有优良的节能潜力。

项目三星DVM系统冷水机组整体系统

能耗，kW44.2×0.8数码涡旋压缩机43×1.052.5×1.0

月能耗，kWh129061569519162

年能耗（一年运行6个月），kWh7743694170114972

一年费用，US￥557567808277

三年费用，US￥107262034024833

五年费用，US￥278773390041389

费用比较100％121％148％

表2运行费用比较

*热负荷：104.67kW

*总面积：750㎡

*运行时间：夏季和冬季各运行三个月

5结论

（1）数码多联机具有节能、舒适等一系列优点，是中央空调的一个很有潜力的发展方向。

（2）容量调节系统在市场上的需求正呈现出快速增长的势头，数码涡旋是这一领域内一个很好的选择。数码涡旋系统提供了独特的优点，低负荷时更好的除湿性能，宽容量调节范围，长连管也能保证正常回油，使用简单，系统元件少，没有电磁干扰问题，因此，谷轮数码涡旋技术能设计出可靠、节能、简单的空调系统。

（3）数码多联机采用了数码变容涡旋压缩机技术、双压缩机技术、制冷剂直接输送技术、制冷剂的智能分配技术、风机调速技术等多项节能技术，具有高能效比、节能的特点。与水系统比较，可节约运行费用20%与传统整体系统比较，可节约运行费用48%。

参考文献：

【1】吴业正,韩宝琦.制冷原理与设备[M].西安:西安交通大学出版社,1997.

【2】廖全平,李红旗.涡旋变频压缩机.流体机械,2002,30(2):35一37.

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班级导师团队总结分析了第一期”百诚未莱精英”订单班学员的优点和弱项，结合企业对员工的能力要求，制定以企业文化、商务礼仪、赢在责任等关注学生人文进步的课程和空调工程实践专业技能课程为主要教学内容的教学计划，旨在提高学生加强空调工程实践应用能力的同时，着力提高学生的素质能力。

（二）严格学员选拔工作

1．选拔工作严把综合素质关

组班前对申请进入订单班的学生进行面试，对学生思想品格、学习态度、工作责任心、工作积极性、抗挫折能力等方面进行综合评价，确保了进入第一期”百诚未莱精英”订单班学生的质量。

2．选拔工作协调好各类素质学员比例

为方便毕业生就业顺利开展，按照企业就业岗位要求，分别对适合空调设计、空调家装销售、空调工装销售、空调施工工程管理等四个岗位的学员比例按实际岗位需求量作了调整。

（三）明确教学目标

为解决教学的目的性问题，经过对学生各方面特性的缜密分析，结合用人部门的需求，形成了以下二个方面的教学目标：树立对百诚公司的归属感和主人翁责任感；提高学生综合素质,提高工作效率和服务水平,树立百诚公司企业良好形象，增强企业盈利能力。

二、加强班级工作过程管理

（一）认真做好学生分析工作

学生分析主要是将学生以前学习结果、工作能力与期望值或应实现的目标进行比较，以确定学生需要接受何种培训，目前最需要的培训课程是什么，并在培训课程内容设计时有针对性地采取相应措施。

（二）学生管理学生为主，充分发挥学生的积极性

班级导师团队管理班级工作时，充分利用一些学员是学生干部的有利条件，结合学生自荐、互荐、导师团队推荐等形式组建班委，让这些有管理经验和管理能力的学生协助管理班级，形成以“百锤千炼、诚志图强、精于现在、赢在未来”的班呼，并形成12条班训。这些措施使学员思想稳定、学习风气良好、班级工作有条不紊，积极性进一步提高。

（三）加强学生的思想品德培养和行为教育

结合学院校园文化和百诚企业文化开展的思想品德培养教育，认真开展以“诚信”、“自强”和“创业”等内容为主题的教育活动，努力促使学生完成角色转换—、从“模糊人”变为“清醒人”；二、从“被动人”变为“主动人”；三、从“消极人”变为“积极人”；四、从“封闭人”变为“开放人”。

（四）采取班主任跟班学习、跟班辅导的管理方式。

”百诚未莱精英”班级管理的一个鲜明特点是：双班主任制，聘请有专业技术特长的老师和企业负责人担任班主任，班主任跟班学习，跟班辅导，跟班出操。这种管理班级方式有利于贴近学生，了解学生学习情况，另外，对班主任自身的业务提高也非常有帮助，能够对学生遇到的专业问题起到很好的指导作用。

（五）采取阶段考核、全程淘汰制。

订单班学生的考核采用工作任务业绩考核机制，根据他们的表现和取得的实际工作业绩进行考核评分。在适度考虑个人发展潜力的基础上，淘汰不符合订单班和公司要求的学生，这样一来，一是对学生形成学习压力，督促学生认真学习，二是确保输送到企业的员工都是优秀的符合百诚要求的学生。我们通过阶段考核，总共淘汰掉6名达不到要求的学生。

三、教学原则的保证

为了保证教学开发的方向不偏离预定的目标，制定了以下基本教学原则，并以此为指导。具体包括以下几个方面：

（一）理论联系实际，学以致用原则

订单班教学应当有明确的针对性,从即将从事的实际工作的技能需要出发，与岗位特点紧密结合，与学生的知识结构、能力结构、思想状况、家庭背景紧密结合，目的在于通过培训让学生掌握必要的技能以完成规定的工作,最终为提高企业的经济效益服务。

（二）知识技能培训与企业文化培训兼顾的原则

订单班培训的内容，除了专业知识、专业技能的培训内容外，还包括理想、信念、价值观、道德观等方面的培训内容。而后者又与企业目标、企业文化、企业制度、企业优良传统等结合起来，使员工在各方面都能够符合企业的要求。

（三）共性培养与尊重个体提高相结合的原则

共性培养就是有计划、有步骤地对所有学生进行培训，这是提高全体学生素质的必经之路。为了提高教学的效果，注重个体培养，即对技术功底扎实、思想品德端正、业务能力强的学生，有计划地进行培训与开发，通过他们的示范带头作用，鞭策、鼓励、带动其他同学的学习与进步，同时培养局部优秀人才。

（四）培训效果的反馈

培训效果的反馈与强化是订单班教学中不可缺少的重要环节。在本订单班教学过程中采用的信息反馈渠道包括经常性开展个别谈心、集体班会、学院其他老师的佐证、百诚集团各部门的信息反馈、工作业绩、课程考核等，基本形成了立体全方位的信息反馈体系。

四、PDCA质量管理循环在“百诚未莱精英”订单班中的尝试性运用

PDCA循环理论主要包含计划、执行、检查、行动（或处置）四个阶段。把持续改进和创新的理念贯穿于订单班教学质量管理的全过程，使教学质量控制活动始终按照PDCA管理循环不停地运转，并在周期与周期之间实现连续不断性和循环上升性，推动教学管理的不断发展和教学质量的持续提升。根据PDCA质量管理循环的特点，构建自上而下循环反复、全过程、持续改进、具有敏感性的教学质量运行机制。

五、总结分析

应用工程学院第一期”百诚未莱精英”订单班总体工作顺利完成，得到学生、学校和企业的认同，实现了学生、学校和企业的“三赢”。当然，在一些具体的工作方面也存在着一些问题需要在今后的工作中去进一步加强，主要有：①需要加强自己专职师资的培养，有计划选送老师到企业实地培训学习，使学院的专职教师能够承担相当部分的课程，使“百诚未莱精英订单班”的教学方式具有一定的可推广性和复制性；②学校亟需建立订单班教学的长效管理机制。

篇（3）

一、情况概述：

北京地铁复八线西起复兴门站，东至四惠东站，全线共设13座车站，是北京地铁建设史上第一条设计安装有中央空调系统的地铁线路。车站全部采用水冷式制冷机做为站内环境温度控制。在机组运行过程中循环冷却水的损失量很大，已成为北京地铁用水量最多的设备。北京是一个缺水的大都市，市政府对节水要求很高，而且，水费又在不断的提升，使制冷系统的运行费用在地铁公司总的费用中也占据了一定的比例。

节约用水，降低运行费用是地铁运营公司的首要任务，首先我们要确定可以节约的水量在哪里？

在制冷机运行季节，正常的蒸发量和合理的飞溅损失量是无法回收的，只有通过相应的水处理技术和设备来合理的减少排污水量。也就是说：减少排污量是开展节约用水工作的重点⑴

在制冷机运行过程中，由于水的温度是通过蒸发而降温的，在蒸发过程中也是水质浓缩的过程，系统中水质硬度随着浓缩过程的进行而增加，其表现出的结垢倾向会随着浓缩倍数的增加而增加。如果仅采取简单的减少排污量，甚至不排污的方式，蒸发器内管和冷却塔上会出现严重的结垢现象，造成能耗增加和检修工作量增加，这种代价是不合理的和不可取的。所以为了避免这种代价的交换，应选择好合理的浓缩倍数，适量排污。或选择好的水质稳定技术和相应的技术改造，以达到更好的水处理效果和减少更多的排污⑵。

浓缩倍数的选择是根据水质情况来确定的，循环冷却水的蒸发和排污与循环水量、温差、浓缩倍数等因素相关。在没有采用过滤器前，运行期的分析数据见表一：

表一2003年天安门西站运行期冷却水平均分析数据站点名称PH值TDSmg/l总硬度mg/l氯离子mg/l最低浓缩倍数最高浓缩倍数平均的浓缩倍数

天安门西8.821043636771.144.222.54

按照常规预测：一套循环水量在500M3/H的系统，当浓缩倍数在2.54时，它的排污量大约在2M3/H，每天运行12小时，每天的排污量在24吨，而当浓缩倍数提高到5时，排污量下降到0.75M3/H，每天是9吨，减少15吨。

如果一个系统可以每天节水10-20吨，整个沿线的节水率是非常可观的。按每年运行时间120天计算，13个站，每个运行季节可以节水22000吨，按每吨水5.7元计算，节约费用大约是12.54万元，其节水的社会、环境效益和经济效益非常显著的。随着对环境和节水要求的日益提高，循环冷却水“零”排污技术的推广和应用是国内水处理界的新技术目标。

二、解决方案----化学处理与旁流过滤技术结合：

在理论上，大幅度提高循环冷却水运行的浓缩倍数是可能的，在技术上是可行的，一些文献还提出冷却水处理的“零”排污方案。这种方案是利用化学水稳定剂的处理技术与旁流过滤设备相结合来达到目的⑶。

在冷却水运行过程中，冷却塔是开放式运行，塔上的污物很多，像风沙带进的悬浮物，破碎的塔片和在冷却塔上滋生的藻类粘泥，这些污物在冷却水运行过程中，会在流速低的地方沉积，造成水的浊度增加；也会导致水中成垢物质结集在一起，形成垢质，沉积在换热面上，影响换热效率。冷却水的排污，实际上就是通过增加的新水降低这些污物的影响。如果能够通过过滤器的方式将冷却水中的悬浮物，藻类粘泥和风沙及碎塔片等过滤去除，是可以提高运行水的浓缩倍数，减少排污量的。

常规的物理过滤处理是在循环管线上，安装一个管道过滤器。大部分管道过滤器采用单层滤网直接阻挡机械杂质。由于管道水的正面压力，滤网很容易堵塞，而小于孔径的杂质依然会透过过滤器。我们采用旁流精确过滤的方式，是通过安装旁路精密管道过滤器的方式，将冷却水中的悬浮物，藻类粘泥和风沙及碎踏片等过滤，提高运行水的洁净度。该过滤器采用刚性滤网与复合纤维组成，多层过滤，不但有机械阻挡作用，还具有溶胶吸附作用，不仅能吸附小于孔径的杂质，还能吸附部分水溶性物质，如：锈水、胶体等。这种过滤器尽管也是串联在管道中，但由于采用了切向进水，水在容器中形成漩流，这样，大的杂质由于离心力的作用向外扩散，进而靠重力下移，过滤层在中心出水管四周。另外由于向心力的作用，水对过滤层的正面压力减小，因而为吸附过滤制造了条件，即吸附的杂质不易因为水压而透过过滤层。不但如此，围绕中心出水管而旋转的水流对挡在过滤层外面的杂质还有冲刷作用（用水流对过滤层的剪切力自动清洗）。向心力形成的旋涡促使杂质向下集中，这样，自动控制系统就可适时的将杂质排出。这种过滤的特殊结构巧妙的使水流产生离心力、向心力、剪切力、漩流沉淀，因此，具有过滤效果好，不易堵塞，工作可靠的特点。

虽然过滤器并联安装在循环系统中，但通过的水量只是循环水量的5%左右，对系统总的循环流量影响不大，即使过滤器发生堵塞，也不会对整个系统运行有影响。如果采用串联方式，利用压差排污，对系统的总流量是有影响的，会减少系统循环水量，会直接影响换热效率，如果发生堵塞，系统运行将有困难。

三、试验数据分析：

我们通过近几年在地铁复八线实际冷却水处理技术的实施和对水质等问题的了解，及对现场管理和运行模式的认识，我们认为，在地铁复八线推广“零”排污技术是可行的，通过技术实施和双方协商好的运行方式，可以获得相当大的节水效果。

2003年开始，我们对整个复八线的浓缩倍数提升做了一些尝试，将部分站点的浓缩倍数达到6左右，总硬度达到1000以上。在这个硬度下运行，结垢倾向会很严重。由于天安门西站原设计的水箱不合理，每次停机水都有泄漏问题，2003年运行期浓缩倍数只有2.54。在2004年，我们采用了采用旁流过滤方法，安装了一台20M3/H的精密旁通过滤器，具体安装见附图：

运行期间，我们请中石化集团的水处理药剂评定中心进行水样抽检和腐蚀挂片检验，其中水样分析报告和挂片数据见表二和表三⑶⑷⑸。

分析项目自来水循环冷却水

总硬度mg/l280-360900-1700

总碱度mg/l200-250500-770

氯离子mg/l30-46163-352

浓缩倍数6-8

按照浓缩倍数7计算，排污量为0.6M3/H，每天的排污量为7.2吨，与2003年比，每天节水16.8吨。达到了预期的目的。

从运行效果看，整个运行期，制冷机没有出现任何结垢迹象，从腐蚀挂片的腐蚀率看，效果也很好。

表三腐蚀率数据悬挂挂片号材质腐蚀率

mm/年说明

2157碳钢A30.1017挂片露出水面，所以偏高

2152碳钢A30.0804

2198碳钢A30.0679

2178碳钢A30.0483

2151碳钢A30.0580

2176碳钢A30.0411

2179碳钢A30.0388

平均值0.0623

6141黄铜0.0013

6145黄铜0.0011

6144黄铜0.0002

平均值0.0008

国家行业规范要求：开放式水处理系统腐蚀率允许值：≤0.125mm/年，我们的实验数据表明均符合国家水处理规范要求。

四、实施方案和节约的费用：

我们在循环管道上引出一条旁路，水量是总循环水量的1/20，安装一个精密过滤器，水通过精密过滤器过滤后，再返回到运行管线中。设备费用大约在8200-10000元

采用精密过滤器的综合效益可以从几个方面统计：

1.节水量：每台制冷机可以节约用水10-20吨/天，节水总量在23400吨

2.节省费用：按每吨水5.7元计算，全年节水费用达到13.34万元。

3.节能源：当采用旁流过滤技术后，水的洁净度增加，在冷却塔上的附着量减少，提高了冷却塔的换热效率，相当节约了能源消耗，估计至少可以降低5-10%的能源消耗。

4.节约水处理药剂：水处理药剂是按照补充水量投加的，当采用过滤器后，补水量降低，加药量也可以节省10%左右。

安装一台旁流过滤器的成本从一年的节水和节电、药剂费用中就可以收回。

五、结论

通过我们在地铁天安门西站进行化学水处理与旁通过滤技术联合应用试验表明，在满足国家对循环水的行业标准的前提下，可以大量减少排污量，节省水资源。从而真正实现冷却水系统的零排污运行模式，会为北京地铁赢得更好的社会影响和经济效益。如果在地铁和相关单位推广应用、将会产生巨大的社会效益、环境效益和经济效益。

六、参考文献：

1.金熙等编《工业水处理技术问答及常用数据》北京.化学工业出版社，1997年，274-290

2.齐冬子编《敞开式循环冷却水系统的化学处理》北京.化学工业出版社，2001年，8-10，169-181，212；

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自1946年第一台电子计算机诞生以来，科学技术发生了一场深刻的革命，计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度，还具有记忆、判断等功能，同时计算机软件技术也在的不断发展和完善，计算机及其软件的可靠性和应用性越来越高，它们已成为人们工作和生活中不可或缺的工具。暖通空调软件在暖通空调系统设计、暖通空调设备生产等方面得到了广泛的应用。

暖通空调软件最早应用于暖通空调设计和制造领域的计算机辅助设计，目前，暖通空调CAD和设计计算软件已经取得了很大的成就，暖通空调设计专家系统软件已经用于暖通空调系统的设计和决策，能耗分析软件、气流模拟CFD（计算流体力学）软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对暖通空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟，从而据此选择最优的设计方案。

不难发现，暖通空调软件经历了一个从简单到复杂、从粗糙到精细、从面向过程无友好程序界面到面向对象界面友好、从离线到网络的发展过程，随着计算机软件技术和网络技术的不断发展，暖通空调的软件也更加完善，更好地为暖通空调工程师服务。我们应该跟上时代的步伐，及时地充分利用计算机软件技术，使暖通空调技术的发展不断推向前进。

2、暖通空调软件技术

2.1暖通空调辅助设计软件

暖通空调辅助设计软件包括辅助绘图（CAD）软件和设计计算软件，就我国的情况来说，暖通空调辅助设计软件的发展大致经历了三个阶段：起步、发展、成熟。

1）起步阶段（20世纪70年代左右）

各大学和研究单位研制开发一些符合国情的暖通空调程序软件库，但多为局部性的，覆盖面不宽，水平也有限。

2）发展阶段（20世纪80年代左右）

国家出资研制开发《建筑工程设计软件包》（BDP），作为国家“六五”科技攻关项目，该软件于1986年5月通过国家（部级）鉴定，被誉为当时具有国际水平的优秀软件，并在此后的数年里，在国内得到了较为广泛的应用。与此同时，也有一些CAD软件出现。

3）成熟阶段（20世纪90年代）

Windows的出现，以及AutoCAD的推广应用，各种空调CAD软件涌现，并得到日益广泛的应用。1995年3月，我国第一个在Windows环境下开发的暖通空调设计计算软件EasyHVAC（同济大学）投放市场，它一出现即受到设计人员的青睐，1998年，该软件又推出了辅助绘图版本EasyHVACCAD.我国的空调辅助设计软件正日益走向成熟和完善，2001年7月，上海华电源信息技术有限公司和上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件将暖通空调设计计算软件推向了新的，该软件通过了上海市建设和管理委员会的鉴定，专家一致认为该软件部分功能填补了国内同类计算软件的空白，总体设计达到国内领先水平，该软件具有如下区别于其它软件的新的功能和特点：

1）内嵌215个城市和地区的气象资料，并具有城市扩充功能，能够计算各个城市和地区的全年逐时室外干球和湿球温度、太阳辐射强度。

2）在不同的设计阶段，由粗到细提供6种不同的空调负荷计算方法，用户可根据需要自由选择。

3）能够对冬季空调热负荷进行逐时计算，并且可以将冬季的人员、照明和设备得热产生的负荷从空调热负荷中扣除。

4）强大的楼层组管理功能，支持多个标准层。

5）独特的工作时间表设定和指派功能，支持不同日期具有不同的上班模式，以及不同时间的不同上班模式，无缝处理间歇运行空调系统。

6）应用动态焓湿图（HDY湿空气分析大师）能自动对一次回风系统自动进行冬季和夏季工况，HDY湿空气分析大师能够分析和计算各种空调系统和工况。

7）利用东方空调网（）的暖通空调设备数据中心，得到各个厂家的最新空调设备资料，用于空调设备的选择。

8）可以输出14种文件类型：封面、建筑概况、室外气象资料、室内设计参数、围护结构参数、空调负荷计算方法及公式、空调负荷详细计算参数、空调负荷统计数据、空调负荷逐时数据、空调工况分析结果、楼层组管理文件、回风系统划分文件、新风系统划分文件、设备选择结果。

暖通空调辅助设计软件的应用范围不限于暖通空调工程的设计，它还用于暖通空调新产品的开发。暖通空调设计专家系统也取得了较大的成果，它能给出特定建筑物的暖通空调系统和暖通空调设备的各种可能的设计方案，并评判它们的优劣，从而可以得到最好的设计方案。

2.2暖通空调能耗分析软件

暖通空调辅助计算软件解决了辅助绘图和设计计算等较简单、静态的问题，但是暖通空调系统是一个随建筑类型和室外气象条件动态变化的复杂系统，暖通空调工程在设计时要考虑节能和环保，在运行时也要考虑节能和环保，因为在暖通空调运行期中大部分时间中其负荷条件是不同于设计条件的。采取一定的技术和管理措施使暖通空调系统的运行适应负荷动态变化，尽量避免不必要的能耗，这是暖通空调节能的重要方面，要做到这一点，必须对暖通空调系统的全年动态能耗进行模拟分析，从而准确地制定相关的优化方案。因此暖通空调能耗分析软件也就应运而生了。

暖通空调能耗分析软件，能够对已经建成的和将要建造的大楼暖通空调系统的运行进行全年负荷动态分析、能量消耗模拟和技术经济分析，设计人员可以由此判断空调设计的优劣，并提出空调系统的最佳控制和管理办法。

美国和英国等发达国家在20世纪70年代就开发出了暖通空调能耗分析软件，例如美国能源部开发的DOE软件，英国的ESP-r软件，并在美国和欧洲得到了广泛的应用。2001年，作为DOE软件和BLAST软件的升级版本，美国能源部又开发了EnergyPlus软件，该软件集中了美国政府在建筑环境与设备领域的投资所产生的世界上最先进的科研成果，有10来个美国大学和公司参与了该项目的研究，最终由美国加州伯克利大学LawrenceBerkeley国家实验室（LBNL）发行。建筑能量模拟已经在美国和发达国家中普及，预计在未来2-5年内，将在中国推广和普及，相关的建筑节能标准正在加紧制定，从而为能量模拟软件的推广做好了政策上的准备。目前国内的能耗分析软件有清华同方股份有限公司开发的DEST软件（基于AutoCAD）和上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团共同开发的HDY-SMAD空调负荷计算及分析软件（直接基于Windows，V2.0以上版本可进行能耗分析），后者具有以下的主要功能和特点：

1）采用谐波反应法计算墙体得热，采用热平衡法计算房间负荷，能够计算全年8760h的逐时负荷。

2）同时对建筑物和空调系统设备进行模拟分析，设备运行结果可反馈到空调系统中进行负荷的反馈计算。

3）对空调负荷的强大的统计和分析功能，弥补了国内同类软件的空白。

4）基于Internet的网上空调设备选择功能。

5）中英文两种输出方式。

2.3气流模拟计算流体力学（CFD）软件

空调系统设计的效果与室内气流组织密切相关。好的气流组织方式能够使空调房间的温度、湿度和速度很容易地符合设计要求，反之，差的气流组织方式可能根本就达不到设计要求。因此，在空调系统设计完成之后施工之前，预测空调系统的气流组织状况就很重要。在以往的研究中，只能用模型实验的方法研究几种典型送回风方式的气流组织状况，获得一些简化的计算公式，并将它们套用到类似的设计中去，但是，它们的精度和使用范围都不能令人满意，尤其当遇到一些特殊难题，如高大空间的气流组织、车间有害气体浓度场分布、室内不同障碍物情况下的气流流动规律等等便无法解决。正是在这种情况下，基于计算流体力学（ComputationalFluidDynamics）的空调系统气流模拟软件发展起来了。

气流模拟软件的发展经历了以下几个阶段：

1）从简单的单个送风口气流状态，到多风口相互影响下的室内气流组织；

2）从二维到三维；

3）从稳态到动态；

4）从层流到紊流；

5）从简单的边界条件和初始条件到复杂的边界条件和初始条件；

6）从单纯的数值计算，到图文并茂的计算和前后处理一体化软件。

比较著名的气流模拟软件有SIMPER、PHOENICS等等，另外很多商业计算机公司，如IBM，也开发了与建筑配套的空调系统气流模拟软件。由于气流模拟的计算复杂，以前大多在工作站或大型计算机上开发，随着微型计算机速度的提高，现在已经有了微机上的气流模拟软件。

气流模拟计算方法以计算机为运算工具，其最大优点是成本低，实践表明，计算机运算的成本要比相应的模型实验低许多倍，随着被研究的物理对象越来越大和越来越复杂，这个优点将更显著；其次是速度块，用计算机运算，设计人员可以在很短的时间内设计对比许多不同方案，从中优选出最佳设计，而相应的模型实验则需很长时间；第三是具有较强的模拟真实条件的能力，它的计算空间不受限制，无须缩小几何比例，而模型实验就难以办到。不过数值计算结果的可靠性主要依赖于数学模型和计算方法的正确程度，故不如实验方法那么直观可靠，因而必要时还须将两种方法结合使用。

2.4基于Internet的空调系统远程监控软件

随着Internet技术的飞速发展，人们通过Internet对世界各地的空调系统进行远程监控已经成为现实。杭州华电华源环境工程有限公司和上海华电源信息技术有限公司共同开发的冰蓄冷空调远程监测系统已经实现了对冰蓄冷空调工程现场的全自动监测，具有以下的功能：

1）管理人员通过Internet能够在任何地方通过密码登录后对各地的冰蓄冷现场控制系统实施远程监测；

2）各地的冰蓄冷现场控制系统能够及时地向管理人员发送运行数据；

3）管理人员能够通过浏览器对各地工程的反馈信息，进行统计整理和比较，并进行故障诊断。

我们相信，在不久的将来，基于Internet的常规空调系统远程监控和故障诊断将成为必然的发展趋势。

2.5基于Internet的暖通空调电子设备手册

暖通空调专业是一个设备应用专业，设备的正确选用和布置是工程设计最关键的环节。由于目前设计人员主要是通过设备手册和设备样本来获取设备的信息，这样获取的数据难以及时更新，查阅起来也不太方便，因此，上海华电源信息技术有限公司提出了开发基于Internet暖通空调电子设备手册的设想。

基于Internet暖通空调电子设备手册，除具有常规设备手册的基本功能（具有设备的使用和安装说明，用户可以查阅）外，而且具有以下常规设备手册所不具有的功能和特点：

1）提供各类设备专门的选型程序，根据用户提交的设计参数，可以迅速从设备库中检索到符合条件的一组设备，显示各自的设计人员关心的数据，利于用户对这些设备进一步的比较和分析。对于某些设备，并提供一些必要的计算和分析功能，简化用户的选型。

2）能够直接根据用户选定的设备生成或调用相应的CAD图形（三视图）。

3）上述功能既能在常规的操作系统和CAD环境下实现，又能在Internet上实现。

4）制定了暖通空调所有设备的标准数据库格式，统一了各生产厂家提供给设计人员的样本的格式，利于设计人员进行分析和比较。

5）各生产厂家可以随时在网上对其产品数据和图形进行更新，从而保证设计人员所得到的产品资料永远是最新的。

目前，该暖通空调电子设备手册已经有Internet、Windows和AutoCAD三个版本的软件产品，Internet版本的产品可以在东方空调网（）上的数据中心运行。

2.6专业Internet网站的涌现

篇（5）

2.中央变频节能空调的主要部分以及工作原理

目前所有类型的中央空调的主要组成部分是：冷却风机、外部热交换系统、制冷剂回路

2.1冷却风机

冷却风机分为两种一种是室内风机，另一种是室外风机。处于舍内的风机其目的是将冷风带入室内；室外风机却能够将冷却塔中的水温降低，将热量散发出去。

2.2外部热交换系统

由冷却水循环系统和冷冻水循环系统两个循环水系统组成。冷冻泵将冷冻水加压，进入冷冻水管道，然后在管道内将室内大气间进行热交换，降低室内的空气热量则达到降温的作用；冷却泵是借助冷却水进入冷却塔进行的降温处理，温度降低后的冷却水用来降低制冷剂的温度。

2.3制冷剂回路

制冷剂回路是中央空调的最重要的部分，在蒸发室将冷冻水与制冷剂进行热交换，让冷冻水的温度降低；在冷凝室将制冷剂与冷却水之间进行热量交换，制冷剂温度降低。

3.当今中央空调所存在的问题

3.1中央空调负载要求具有不均匀性

每台空调在出厂所设置的最大负荷量都比额定功率要超出及20%，是为了保障不受外界影响都能够正常的的运行。其实在日常生活或者工作中正确使用，中央空调的实际功率是无法达到额定功率的，所以存在一定的空间的，其中冷冻系统能够智能根据功率值的变化来调节制冷效果，而中央空调中的泵体的连续水量绷水量是不会改变的，所以在一定程度上是很浪费的。为了达到节能的目标，通常情况期望在保障中央空调正常工作的同事，降低泵水量，从根本上降低消耗。由于电动机的转速都是有生产商设定好的，是不可调节的，但是由于水流量的机选由是由电动机的转速所影响的，因此这就增加了能源消耗。

3.2冷冻水循环系统消耗高是因为电动机的转速决定了冷冻水的流动速度

转速过高的话就会导致冷冻水的流速加快，冷冻水循环时间次数增多，就没办法将冷冻水的热交换进行的彻底，造成了能源的浪费。同时，冷冻水循环系统中阀体的使用也会造成一定程度的损失，导致电力的资源的浪费，促使中央空调偏离额定工况运作。

3.3电动机频繁启动对于长时间工作中的中央空调来说，电动机就是它的命脉，是影响使用期限的一大因素

因为在启动电动机的时候所流过的电流是正常工作时的几倍，所以很容易出现超出限定的电流值情况，在如此高的电流下很容易烧坏电动机的接头处、接触点等，直接会影响中央空调的使用期限。

4.将变频节能技术运用到中央空调上

一直以来变频节能技术都受到人们的高度重视，将其运用到中央空调上能够有效的做好节约能源，达到节能的根本目的。中央空调变频节能技术主要是在中央空调转速的改进上，因为电动机转速是生产商设定的，所以变频的根本目的就是要有效控制通过电动机的交变电流，通过对交变电流的有效控制就能达到中央空调的节能目的，承载能力也会随之提升。要使电动机能够输出与外界环境温度向符合的转矩就调节变频器的实际输出的频值，该输出频值是由电源的供电频值所得出来的。使用变频节能技术可以让电动机的工作转速在一个能控制的范围内根据外界的影响而随之变化，还可以将控制流体的阀体省去，减少一部分的消耗。对冷却水循环系统的变频控制是根据冷却水温差的变化来对调节水流量的，也是对电动机转速的调节，温差的变化就影响电动机转速的变化，当冷冻水温差变化比较大时，则表面室内温度高，泵水量也应随之适当的上涨，电动机的转速也应该提高：当温差小时，则反之。变频技术主要是对电动机转速方面进行改进，做好适时的调节，要比阀体对流量的调节更加能达到目的，在故障方面也会降低不少，促进中央空调的工作状况得到根本的改善。

5.中央空调变频节能技术的作用

5.1通过变频技术的使用能让温度的调节更加便捷，更加准确

社会经济的高速发展，同时贯彻国家的政策，积极响应国家的号召，将节能技术达到更深层次的研究，节能技术可以应用到很多设备当中去，随着时代的进步，普及程度就会越来越广阔。

5.2在中央空调的变频控制系统中要装有警示系统，可以保障在发生意外的同时可以第一时间发出警报，并自动切断电源，减少损失。

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本文作者：工作单位：安徽埃夫特智能装备有限公司

从控制系统设计角度来说，可以采用辩证法内外因基本原理来分析影响重载机器人控制品质的因素，首先，如果系统存在动力学耦合、柔性等非线性因素，仅仅采用传统的线性控制很难获得良好的控制品质，底层伺服回路的控制缺陷是影响机器人控制品质的内因。第二，如果运动规划环节处理不当，传输给底层运动控制回路的运动指令不合理，即存在位置不连续，速度不连续，加速度跃变等情况，对系统会产生严重的冲击，即便底层伺服控制设计再优秀，同样也会严重影响系统控制品质，这就是所谓的外因。下面就从内外因角度对目前在机器人运动规划和底层伺服控制方面的相关进展进行综述。机器人运动规划方法运动规划与轨迹规划是指根据一定规则和边界条件产生一些离散的运动指令作为机器人伺服回路的输入指令。运动规划的输入是工作空间中若干预设点或其他运动学和动力学的约束条件；运动规划的输出为一组离散的位置、速度和加速度序列。运动规划算法设计过程中主要需要考虑以下三个问题：（1）规划空间的选取：通常情况下，机器人轨迹规划是在全局操作空间内进行的，因为在全局操作空间内，对运动过程的轨迹规划、避障及几何约束描述更为直观。然而在一些情况下，通过运动学逆解，运动规划会转换到关节空间内完成。在关节空间内进行运动规划优点如下：a.关节空间内规划可以避免机构运动奇异点及自由度冗余所带来种种问题[1-4]；b.机器人系统控制量是各轴电机驱动力矩，用于调节各轴驱动力矩的轴伺服算法设计通常情况也是在关节空间内的，因此更容易将两者结合起来进行统一考虑[5,6]；c.关节空间运动规划可以避免全局操作空间运动规划带来的每一个指令更新周期内进行运动规划和运动学正逆计算带来的计算量，因为如果指令更新周期较短，将会对CPU产生较大的计算负荷。（2）基础函数光滑性保证：至少需要位置指令C2和速度指令C1连续，从而保证加速度信号连续。不充分光滑的运动指令会由于机械系统柔性激起谐振，这点对高速重载工业机器人更为明显。在产生谐振的同时，轨迹跟踪误差会大幅度增加，谐振和冲击也会加速机器人驱动部件的磨损甚至损坏[7]。针对这一问题，相关学者引入高次多项式或以高次多项式为基础的样条函数进行轨迹规划，其中Boryga利用多项式多根的特性，分别采用5次、7次和9次多项式对加速度进行规划，表达式中仅含有一个独立参数，通过运动约束条件，最终确定参数值，并比较了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B样条作为规划基础函数，并将整个运动过程中加速度平方的积分作为目标函数进行优化，以确保运动指令足够光滑[9]。刘松国基于B样条曲线，在关节空间内提出了一种考虑运动约束的运动规划算法，将运动学约束转化为样条曲线控制顶点约束，可保证角度、角速度和角加速度连续，起始点和终止点角速度和角加速度可以任意配置[10]。陈伟华则在Cartesian空间内分别采用三次均匀B样条，三次非均匀B样条，三次非均匀有理B样条进行运动规划[11]。（3）运动规划中最优化问题：目前常用的目标函数主要为运行时间、运行能耗和加速度。其中关于运行时间最优的问题，较为经典是Kang和Mckay提出的考虑系统动力学模型以及电机驱动力矩上限的时间最优运动规划算法，然而该算法加速度不连续，因此对于机器人来说力矩指令也是不连续的，即加速度为无穷大，对于真实的电驱伺服系统来说，这是无法实现的，会对系统产生较大冲击，大幅度降低系统的跟踪精度，对机械本体使用寿命也会产生影响[12]。针对上述问题Constantinescu提出了解决方法，在考虑动力学特性的基础上，增加对力矩和加速度的约束，并采用可变容差法对优化问题进行求解[13]。除了以时间为优化目标外，其他指标同样被引入最优运动规划模型中。Martin采用B函数，以能耗最少为优化目标，并将该问题转化为离散参数的优化问题，针对数值病态问题，提出了具有递推格式的计算表达式[14]。Saramago则在考虑能耗最优的同时，将执行时间作为优化目标之一，构成多目标优化函数，最终的优化结果取决于两个目标的权重系数，且优化结果对于权重系数选择较为敏感[15]。Korayem则在考虑机器人负载能力，关节驱动力矩上限和弹性变形基础上，同时以在整个运行过程中的位置波动，速度波动和能耗为目标，给出了一种最优运动规划方法[6]，然而该方法在求解时，收敛域较小，收敛性较差，计算量较大。

考虑部件柔性的机器人控制算法机器人系统刚度是影响动态性能指标重要因素。一般情况下，电气部分的系统刚度要远远大于机械部分。虽然重载工业机器人相对于轻型臂来说，其部件刚度已显著增大，但对整体质量的要求不会像轻型臂那么高，而柔性环节仍然不可忽略，原因有以下两点：（1）在重载情况下，如果要确保机器人具有足够的刚度，必然会增加机器人部件质量。同时要达到高速高加速度要求，对驱动元件功率就会有很高的要求，实际中往往是不可实现（受电机的功率和成本限制）。（2）即使驱动元件功率能够达到要求，机械本体质量加大会导致等效负载与电机惯量比很大，这样就对关节刚度有较高的要求，而机器人关节刚度是有上限的（主要由减速器刚度决定）。因此这种情况下不管是开链串联机构还是闭链机构都会体现出明显的关节柔性[16,17]，在重载搬运机器人中十分明显。针对柔性部件带来的系统控制复杂性问题，传统的线性控制将难以满足控制要求[17-19]，目前主要采用非线性控制方法，可以分成以下几大类：（1）基于奇异摄动理论的模型降阶与复合控制首先针对于柔性关节控制问题，美国伊利诺伊大学香槟分校著名控制论学者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性关节的模型和奇异摄动降阶方法。对于柔性关节的控制策略绝大多数都是在Spong模型基础上发展起来的。由于模型的阶数高，无法直接用于控制系统设计，针对这个问题，相关学者对系统模型进行了降阶。Spong首先将奇异摄动理论引入了柔性关节控制，将系统分成了慢速系统和边界层系统[20]，该方法为后续的研究奠定了基础。Wilson等人对柔性关节降阶后所得的慢速系统采用了PD控制律，将快速边界层系统近似为二阶系统，对其阻尼进行控制，使其快速稳定[21]。针对慢速系统中的未建模非线性误差，Amjadi采用模糊控制完成了对非线性环节的学习[22]。彭济华在对边界层系统提供足够阻尼的同时，将神经网络引入慢速系统控制，有效的克服了参数未知和不确定性问题。连杆柔性会导致系统动力学方程阶数较高，Siciliano和Book将奇异摄动方法引入柔性连杆动力学方程的降阶，其基本思想与将奇异摄动引入柔性关节系统动力学方程一致，都将柔性变形产生的振动视为暂态的快速系统，将名义刚体运动视为准静态的慢速系统，然后分别对两个系统进行复合控制，并应用于单柔性连杆的控制中[23]。英国Sheffield大学A.S.Morris教授领导的课题组在柔性关节奇异摄动和复合控制方面开展了持续的研究。在2002年利用Lagrange方程和假设模态以及Spong关节模型建立柔性关节和柔性连杆的耦合模型，并对奇异摄动理论降阶后的慢速和快速子系统分别采用计算力矩控制和二次型最优控制[24]。2003年在解决柔性关节机器人轨迹跟踪控制时，针对慢速系统参数不确定问题引入RBF神经网络代替原有的计算力矩控制[25].随后2006年在文献[24]所得算法和子系统模型的基础上，针对整个系统稳定性和鲁棒性要求，在边界层采用Hinf控制，在慢速系统采用神经网络算法，并给出了系统的稳定性分析[26]。随着相关研究的开展，有些学者开始在奇异摄动理论与复合控制的基础上作出相应改进。由于奇异摄动的数学复杂性和计算量问题，Spong和Ghorbel提出用积分流形代替奇异摄动[27]。针对奇异摄动模型需要关节高刚度假设，在关节柔度较大的情况下，刘业超等人提出一种刚度补偿算法，拓展了奇异摄动理论的适用范围[28]。（2）状态反馈和自适应控制在采用奇异摄动理论进行分析时，常常要同时引入自适应控制律来完成对未知或不精确参数的处理，而采用积分流形的方式最大的缺点也在于参数的不确定性，同样需要结合自适应控制律[29,30]。因此在考虑柔性环节的机器人高动态性能控制要求下，自适应控制律的引入具有一定的必要性。目前对于柔性关节机器人自适应控制主要思路如下：首先根据Spong模型，机器人系统阶数为4，然后通过相应的降阶方法获得一个二阶的刚体模型子系统，而目前的大多数柔性关节自适应控制律主要针对的便是二阶的刚体子系统中参数不确定性。Spong等人提出了将自适应控制律引入柔性关节控制，其基于柔性关节动力学奇异摄动方程，对降阶刚体模型采用了自适应控制律，主要采用的是经典的Slotine-Li自适应控制律[31]，并通过与Cambridge大学Daniel之间互相纠正和修改，确立一套较为完善的基于奇异摄动模型的柔性关节自适应控制方法[32-34]。（3）输入整形控制输入整形最原始的思想来自于利用PosicastControl提出的时滞滤波器，其基本思想可以概括为在原有控制系统中引入一个前馈单元,包含一系列不同幅值和时滞的脉冲序列。将期望的系统输入和脉冲序列进行卷积,产生一个整形的输入来驱动系统。最原始的输入整形方法要求系统是线性的，并且方法鲁棒性较差，因此其使用受到限制。直到二十世纪九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高该方法鲁棒性，并正式将该方法命名为输入整形法后[35]，才逐渐为人们重视，并在柔性机器人和柔性结构控制方面取得了一系列不错的控制效果[36-39]。输入整形技术在处理柔性机器人控制时，可以统一考虑关节柔性和连杆柔性。对于柔性机器人的点对点控制问题，要求快速消除残余振荡，使机器人快速精确定位。

这类问题对于输入整形控制来说是较容易实现的，但由于机器人柔性环节较多，呈现出多个系统模态，因此必须解决多模态输入整形问题。相关学者对多模态系统的输入整形进行了深入研究。多模态系统的输入整形设计方法一般有:a)级联法：为每个模态设计相应的滤波器，然后将所有模态的时滞滤波器进行级联,组合成一个完整的滤波器，以抑制所有模态的振荡；b)联立方程法:直接根据系统的灵敏度曲线建立一系列的约束方程，通过求解方程组来得到滤波器。这两种方法对系统的两种模态误差均有很好的鲁棒性。级联法设计简单，且对高模态的不敏感性比联立方程法要好；联立方程法比较直接，滤波器包含的脉冲个数少,减少了运行时间。对于多模态输入整形控制Singer博士提出了一种高效的输入整形方法，其基本思想为：首先在灵敏度曲线上选择一些满足残留振荡最大幅值的频段，在这些特定的频带中分别选择一些采样频率，计算其残留振荡；然后将各频率段的残留振荡与期望振荡值的差平方后累加求和，构成目标函数，求取保证目标函数最小的输入整形序列。将频率选择转化为优化问题，对于多模态系统，则在每个模态处分别选择频率采样点和不同的阻尼系数，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年针对多模态振动问题提出了一种新的时延整形滤波器，并以控制对象柔性模态为变量的函数形式给出了要消除残余振动所需最基本条件。同时指出当滤波器项数满足基本条件时，滤波器的时延可以任意设定，消除任何给定范围内的任意多个柔性振动模态产生的残余振动，为输入整形控制器实现自适应提供了理论基础[41]，同时针对原有输入整形所通常处理的点对点控制问题进行了有益补充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人将输入整形应用于关节空间的轨迹控制，提出了一种时间和输入能量最优的轨迹控制方法[42]。（4）不基于模型的软计算智能控制针对含有柔性关节机器人动力学系统的复杂性和无法精确建模，神经网络等智能计算方法更多地被引入用于对机器人动力学模型进行近似。Ge等人利用高斯径向函数神经网络完成柔性关节机器人系统的反馈线性化，仿真结果表明相比于传统的基于模型的反馈线性化控制，采用该方法系统动态跟踪性能较好，对于参数不确定性和动力学模型的变化鲁棒性较强，但是整个算法所用的神经网络由于所需节点较多，计算量较大，并且需要全状态反馈，状态反馈量获取存在一定困难[43]。孙富春等人对于只具有关节传感器的机器人系统在输出反馈控制的基础上引入神经网络，用于逼近机器人模型，克服无法精确建模的非线性环节带来的影响，从而提高机器人系统的动态跟踪性能[44]。A.S.Morris针对整个柔性机器人动力学模型提出了相应的模糊控制器，并用GA算法对控制器参数进行了优化，之后在模糊控制器的基础上，综合了神经网络的逼近功能对刚柔耦合运动进行了补偿[45]。除采用神经网络外，模糊控制也在柔性机器人控制中得以应用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal设计了一种具有参数自学习能力的柔性连杆模糊控制器，对系统进行了稳定性分析，并与常规的模糊控制策略进行了实验比较[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇异摄动方法基础上引入模糊控制器，对所得的快速子系统和慢速子系统分别进行模糊控制[4748]。快速子系统的模糊控制器采用最优控制方法使柔性系统的振动快速消退，慢速子系统的模糊控制器完成名义轨迹的追踪，并对单柔性梁进行了实验研究。Trabia和Shi提出将关节转角和末端振动变形分别设计模糊控制器进行控制，由于对每个子系统只有一个控制目标，所以模糊规则相对简单，最后将两个控制器的输出进行合成，完成复合控制，其思想与奇异摄动方法下进行复合控制类似[49]。随后又对该算法进行改进，同样采用分布式结构，通过对输出变量重要性进行评估，得出关节和末端点的速度量要比位置量更为重要，因此将模糊控制器分成两部分，分别对速度和位置进行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法对隶属度函数进行更新[50]。采用基于软计算的智能控制方法相对于基于模型的控制方法具有很多优势，特别是可以与传统控制方法相结合，完成对传统方法无法精确建模的非线性环节进行逼近，但是目前这些方法的研究绝大部分还处于仿真阶段，或在较简单的机器人（如单自由度或两自由度机器人）进行相关实验研究。其应用和工程实现受限的主要原因在于计算量大，但随着处理器计算能力的提高，这些方法还有广泛的应用前景。

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中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

暖通空调体系在建筑设施系统中处于重要地位，对节能和环保均具有着非常关键性的意义。能源节约科技的探索及使用是暖通空调体系、建筑系统节能的根本，对政府职能单位而言，实现大幅度的能源节约，是其重点关注及监管的对象。

1.暖通空调系统设计概述

暖通空调系统设计大范围包含了建筑物当中的供暖体系、制冷体系及通风排风系统的设计。暖通空调系统作为建筑物的关键性构成部分，同时是建筑工程设计的一个关键性的分项工程。不一样的建筑物由于功能以及建筑规模的不一样，其暖通空调系统也不相同，相比大型商场以及办公场合多为中央空调系统大概中央空调与独立空调的混合系统，相比住宅小区其暖通空调系统多为独立的空调系统。暖通空调系统的种类较多，可是工作原理大抵相同，在设计整个过程中所依照的设计原则如下所示：

1.1较好的调节与办理性能。暖通空调系统在设计整个过程中，需要具有较好的调节性以满足不一样季节的情况下空调系统符合以及系统容量的变化，以满足空调系统设计的节能性。暖通空调系统在设计整个过程中，需要尽大概提升自动化水平，在技术经济可行的情况下应用自动控制系统，相比大型的中央空调以及调节操纵较多的设备尽大概的应用自动控制系统，以提升暖通空调系统的工作效率与办理水平。

1.2暖通空调系统具有较好的实用性。暖通空调系统设计整个过程中，首先一定可以满足建筑物通风以及采暖的应用要求。暖通空调系统的设计一定符合国家相关的设计标准，满足环保以及节约的设计理念。

1.3较高安全性。暖通空调系统在设计整个过程中，一定确保系统工作的安全可靠。暖通空调系统在设计整个过程中，一定确保系统设备、运行环境、操纵办理人员以及消防防火的安全性。暖通系统的安全性主要经过在系统设计、设备的选择以及安全防护设计等方面表现。

1.4具有较好的经济效果与利益。相比暖通空调设计而言，经济上的可行性直接制约着设计的可行性，所以，在设计方案(进行工作的具体计划或对某一问题制定的规划)的制定上，一定综合研究设计中各项材料以及设备与管道的投入，在设计中需要尽大概的减少相关的安置以及调试的投入，减少暖通空调系统的费用以及暖通空调系统的日常运行能耗以及办理费用，针对不一样的建筑高规模以及建筑物的实际负荷制定系统的设计方案(进行工作的具体计划或对某一问题制定的规划)。

2. 暖通空调系统

2.1暖通空调工作原理

空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化，从而使冷冻水的温度降低，然后，被汽化的制冷剂在压缩机作用下，变成高温高压气体，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，又从气体变成了低温低压的液体，同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中，与混风进行冷热变换形成冷风源，通过送风管道送入被调房间。本文主要研究控制暖通空调系统的空气处理部分，主要涉及供水系统和空气处理单元。

2.2暖通空调供水系统

常用的冷冻水(水为载冷剂)系统的冷冻水管道均为循环式系统，根据用户的需求情况的不同，按水压特性划分，可分为闭武系统和开式系统两种：按冷、热水管道的设置方式划分，可分为双管制系统、三管制系统、四管制系统：按各末端设备的水流程划分可分为同程式和异程式系统：按水量划分，可分为定水量和变水量系统。变流量系统中的原则足的供、回水温度保持不变，建筑物负荷变化时。通过改变供、回水的流量来适应，该水系统输送的水流量要与建筑物需求相适宜。

2.3空调系统形式

2.3.1风冷管道式空调系统

风冷管道式空调系统是一种类似于家用分体机的空调形式，是一种新概念的微型中央空调。系统分为室内机(末端)和室外机(主机)，中间用铜管连接，制冷剂直接蒸发制冷。其区别于家用分体机的主要特点是：室内机和室外机的设置距离远、高差大，一台室外机可同时连接多台室内机，但其能效比较低。该系统以日前常见的家用中央空调系统为代表，同时还衍生出风冷管道式商用中央空调系统。此类较适合相对独立的住房、别墅、办公室、餐厅和娱乐场所。目一些大空间大面积的建筑也采用了风冷管道式商用空调系统，其缺点是室外机较多，影响建筑物的美观。

2.3.2多联机系统

该系统以变频多联机和数码涡旋多联机为代表，原理同管道式空调系统，但系统能够连接更多的室内机。由于其室外机采用了变频压缩机或数码涡旋压缩机，并且采用了较精密的控制系统，使室内的人体舒适度更好，部分负荷的节能效果更佳。由于室内机和室外机的连接距离更远，使室外机集中设置成为可能，从而减少了对将建筑物外观的破坏。该系统适用于别墅、高档办公楼、高档娱乐场所等。

3.暖通空调设计方面存在的问题

3.1制冷机容量过大

根据当前的形式来看,部分设计人员在进行空调系统设计时,运用负荷指标估算的方式,由于计算上的误差,带来的结果是制冷机装机容量普遍增大,给投资商的初始投资带来浪费,也使得负荷下的冷机效率降低了。设计人员在具体的设计过程中,需要将各种各样的安全系数考虑到位,造成单位空调面积的制冷机装机容量比手册中冷负荷概算要大些,比实际运行中的单位空调面积峰值冷量还要高,大量增加了空调系的初始投资。根据一年的状况来看,建筑的实际负荷只有很短的时间是在峰值阶段,因此冷机的大部分时间只要在较小的负荷率下运行就能满足使用要求。

3.2保温材料选择不妥

在进行保温材料的选择时一定要将材料的使用寿命及场合考虑到位,这对于建筑的使用性能有着很重要的影响。但是目前存在的问题是,虽然市场上的保温材料品种齐全,但建筑单位考虑到费用以及施工等原因,大多数工程都只使用铝箔玻璃棉材料进行保温。铝箔玻璃棉制品对于风管的保温效果比较不错,但由于风管的表面温度高,在施工过程中需要加强对材料的容量进行控制,这样才会改善材料的寿命和绝热效果。但玻璃棉的吸水性过强,对于冷冻水管的保温不适合使用,这些材料选用的差错,也会带来保温效果不明显。前些年的建筑市场上因为经验上的不足,给玻璃棉保温的水管系统使用造成了结露现象,笔者建议业主应该积极采用保温效果好的材料,避免出现建筑返工现象的发生。

3.3水泵扬程选择不妥

水系统扬程的不同选择会到来设计效果的不一致,例如:在建筑工程中将冷却塔放置在60多米高的屋顶上后,冷却水将变成闭式循环系统,但是目前设计者选择水泵扬程时却把高程融入到了水泵的扬程中,造成水泵扬程到达80多米。另外,有的设计者进行冷冻水泵选择时,没有注意到冬季与夏季流量不同这一情况,具体为:夏季空调冷冻水温度在7℃～12℃,其循环流量为600m/3h,而冬季温度在50℃～60℃,热水循环量为289m/3h,从这组数据来看,夏季空调冷冻水循环量远远大于冬季采暖热水循环量,因此在冬夏季使用同一种水泵是不和实际的。防火阀和排烟防火阀是两种不同的阀,在使用过程中不可将两者混在一起。防火阀常常设在通风空调管路穿越防火分区,并保持开启状态,火灾发生后烟气温度达到70℃造成易熔片熔断,可以有效避免烟、火的蔓延。设计标准中规定,风管需要于穿过防火墙处设置火阀。但现在的现状是,风管穿防火墙处没有设置防火阀,这是不合理的。此外,防火阀的位置错误也是一大问题。标准上规定了防火阀需要紧紧靠在防火墙位置,且穿墙风道厚度δ≥1.6mm,并且使用不燃材料保温。

4.结束语

伴随着建筑的快速进步，我们一定要对暖通体系潜在的矛盾加以关注，使暖通空调体系发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用，为国民经济的良性发展和人们生产、生活水平的提高带来更大的帮助。

参考文献

1.褚占彪，郭洪海.浅谈在暖通空调设计中容易出现的部分难题及处理措施[J].沈阳建筑，2009,(2).

篇（8）

一、 暖通空调设计概述

暖通设计是建筑工程设计中的重要组成部分，其内容包括空气调节、采暖以及通风三个方面。它又指建筑工程中所需要的空气调节系统，包括通风系统、制冷供暖系统以及排风系统等多个部分的综合设计。它所涉及的学科有： 空气调节、工程热力学、电工学、机械设计基础、制冷技术、燃气输配以及热值交换原理与设备等。建筑暖通设计直接影响到人员的舒适性感受，而空调设备又是整个建筑的能耗大户，因此做好建筑暖通设计的工作非常重要。

二、建筑暖通设计中存在的问题

2.1空气计算参数选择不合理

建筑暖通设计相关规范里同样明确规定了空气计算参数，在设计建筑暖通时，势必要严格根据参数来设计，如浴室温度不低于25摄氏度。但是在实际设计中，设计师根据当地气温进行设计，并未遵守相应规定。此外，对于系统热负荷量也有明确规定，其包括过门窗冷空气量。过门窗冷空气量在很大程度上影响着室内温度，设计暖通时要务必要考虑，否则不合理。但实际中，暖通设计人员为贪图简单和省事，设计中并未将其考虑进去，使得设计热负荷量不精确。

2.2供暖及通风设计方面的不足

在具体设计的时候，我们应该严格依照供暖通风和空调的设计标准来设计暖通空调的热水供暖系统，并在图纸中清楚地标示出热力装置的具置，并进行合理的设计。如果热力入口有多个，要分别注明各个单元热力管的管径及相应的热负荷。在热力系统入口的供水管道上应该设置二级过滤器。一级过滤器是3毫米孔径的粗过滤器，二级过滤器应该设置为六十目的精过滤请，并且在回水管道上应当设置规格大于等于六十目的过滤器。

2.3材料选用及设备设置的不合理

在目前建筑暖通设计中所存在的问题之中，保温材料的选用不尽合理是较为突出的一个，因为优良的保温材料与技术能够对建筑的质量水平起到不可或缺的作用。建筑暖通设计中对于保温材料的选用应符合GB/T20473-2006，建筑绝热材料的应用类型和基本要求的相关规定，保温材料最好选用热系数不超过0.2W/（m・K）的材料，一般常把导热系数小于0.2W/（m・K）的材料称为保温材料。除对材料导热系数的考虑外，还应将材料的燃烧性能、吸水率以及强度等指标列入参考范围。除此之外，在城市建筑暖通设计中很多建筑暖通设计师过于看重住户的埋地设置，导致伸缩器及补偿器不能合理地发挥作用，进而出现管道热胀伸缩拉裂的现象，因此暖通设计师需要严格地参考管道热补偿、散热器设备、系统水力平衡以及承压能力等相关因素，从而才能有效地对供暖系统公用立管的分区进行合理设置。

三、暖通空调设计的有效方法

3.1 空调设计注意的问题

暖通设计工程中的制冷环节一般由空调完成，在部分地方空调也承担着冬季取暖的任务，因此在空调设计的过程中，应注意冷热源的选择，根据工程的概况进行合理的选型，既要符合现行的节能标准，又要满足建筑的制冷和取暖需要。空调的水管在建筑的伸缩缝处，应设计出膨胀节，以避免建筑受到温度以及沉降等原因的影响时，导致空调的供水管道受压变形，使系统出现漏水的现象；空调的供水系统需要做好平衡工作，根据系统中的水流量以及水压，根据系统的循环方式，以同程管道和平衡阀来使供水系统保持平衡的状态。

3.2 通风系统的合理设计

房屋建筑的通风系统决定着建筑内部的空气质量，决定着室内相关电力设备的运行状态，因此在设计时需要考虑风向和排风量，以及系统运行过程中的安全性，进行合理的设计。为了降低工程的造价，目前建筑中的配电机房多位于地下层，对通风系统的要求较高，因此地下室的通风系统应能完成排热的任务，并且要兼顾防火设计的要求；柴油发电机房的通风设计与配电房相似，在柴油机储油间的通风设计上，则需要一定的防爆处理，可以选择防爆风机；公共建筑中的厨房油烟管道设计中，应有防火阀，为二次深化设计打好基础。

3.3 降噪和防震动的设计

一般的民用房屋建筑需要满足人们日常的生产和生活需要，整个系统中的通风设备以及给水设备在运行时，都会有一定的噪音和震动，因暖通工程中管道众多，会导致噪音和震动的传递十分迅速，因此在进行暖通工程设计时，需要对整个系统进行一定的降噪处理和防震动设计，以避免二次施工造成的扰民和重复投资。暖通工程的降噪措施较多，如在设备外安装隔音罩，对管道内流体的露点进行控制等，或者将容易产生噪音的设备与用户隔离；减震的方法包括弹性支架以及柔性连接的方式。

3.4 大空间内的设计思路

大空间的室内空间高度因功能不同可能有所区别，高层建筑的中庭高度可达100m左右，容易形成温度阶梯；根据空间内部的居留特点，人群往往比较密集，但因人均空间体积较大，对换气次数的要求并不高。具有高大空间的建筑一般采用单独热源的方式进行取暖，室内的空调系统的设计要注意送风系统的合理性，考虑到室内温度阶梯的存在，可以采用上送下回的方式进行送风，并且注意对风量和射程进行控制，在冬季应适当提高送风的速度。

四、空调系统设计新思路分析

4.1方案设计。

现在非常流行的空调设计方案是：在低能耗，高室内环境品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统以及去湿空调系统。为了平衡高层办公楼中设备、照明等主要热源形成的辐射热量采用辐射形式供冷。冷辐射吊项应结合置换式送风，将新风采用下送风方式送入室内，既保证室内空气品质，又保证良好的室内热环境。而采用空调去湿方案，首先可以保证室内空气品质；其次采用去湿保证了绿色建筑对室内湿度控制在60%以下的要求。

4.2具备良好的通风系统。

新风的作用某些建筑由于装修材料含有挥发性有害物质造成室内空气污染。因此，绿色建筑中的暖通空调应该具备良好的通风系统，实现合理的自然通风，因为新风在室内的流动对健康是必不可少的。

4.3蒸发冷却技术。

蒸发冷却空调技术是一种绿色仿生空调技术，包括间接蒸发冷却（iec）和直接蒸发冷却（dec）。该系统采用水作为制冷剂，实现空调运行对环境无污染，另外，蒸发冷却系统的cop值比机械制冷大得多，且它的制冷不消耗压缩功，它是一种节能环保型绿色空调技术。

4.4地源热泵空调系统。

地源热泵空调系统是利用土壤、地下水或江河湖水作为冷热源的一种高效空调方式。土壤是一种很适宜的热源，其温度适宜、稳定，蓄热性能好且到处都有。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其他辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热夏季供冷。地源热泵的cop值可达4.0以上。对于采用深井回灌方式的水源热泵，由于地下水抽出后经过换热器回灌至地下，属全封闭方式。因此不使用任何水资源，也不会污染地下水源。

结语：暖通工程在建筑系统中有着举足轻重的地位和作用，所以，在实际的暖通设计过程中，必须要充分考虑到存在的诸多问题，确保工程质量，延长设备使用时间，从而给人们的生活带来更多的便利。

篇（9）

随着经济建设的发展，商用建筑（写字楼、宾馆饭店、大中型商场等）大量兴建，1997年全国房屋建筑竣工面积达62244万平方米，其中住宅占53.8%、商业建筑占25.4%[2]。目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题，例如清华大学在1998年对北京市的十家营业较好的大商场进行了全面的测试和统计，这些商场的全年运行能耗平均大约是188kwh/m2.a，而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135kwh/m2.a，也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将近40％。空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分，占总能耗的50～60％。初步估计目前全国商用中央空调用电量为400万～450万kW。按重庆和上海的统计，中央空调用电量已分别占全市总用电量的23％和31.1%[3]，给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会导致影响经济的持续发展。一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约商业建筑空调能耗是刻不容缓的。

空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。

冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响，风系统、水系统的流量和阻力的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点，商业建筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制。

2减少冷热负荷

冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施：

2.1改善建筑的保温隔热性能

房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手：

确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。

合理设计窗户遮阳。

充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。

2.2选择合理的室内设计参数

商业建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境，满足人们办公、学习、娱乐等的舒适及卫生要求。美国供热制冷空调工程师学会设计手册[1]（ASHRAEHandbook）的基础篇里，给出了人体感觉舒适的室内空气参数区域，大约是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。

如果夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高，都会增加建筑的冷热负荷。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。

2.3局部热源就地排除

商业建筑中的有些房间，由于使用功能的需要，会在房间的局部产生较大的散热量，例如厨房的灶台、医院消毒间的消毒柜、电话机房的交换机等。在空调系统设计过程中，应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风，将设备散热量直接排出室外，防止热量散发到室内，以减少夏季的冷负荷。但是在运行中，这些排风机可能没有开启或者发生故障并得不到及时的更换和修理，那么这些局部热源就会造成很大的冷负荷，浪费冷量和破坏室内热环境。

2.4控制和正确使用室外新风量

由于新风负荷占建筑物总负荷的20～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。下图为北京某写字楼典型工况的冷热负荷各分项的比例：

图3-1冷热负荷分项比例

由于新风负荷接近总负荷的1/3，所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风。春秋季或冬季，有些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时，可采用室外新风为室内降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。

减少新风负荷应从以下两方面着手：

不要随意提高最小新风量标准

杜绝非正常渠道引入新风

3提高冷源效率

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数（COP，CoefficientOfPerformance），是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高[4]。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：

3.1降低冷却水温度

由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。下图显示了某离心压缩制冷机的制冷效率与冷却水温度的变化关系：

从右图可以看出，冷却水的供水温度每上升1℃，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为

冷却水降温。

3.2提高冷冻水温度

由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高，右图显示了某冷机制冷系数与冷冻水供水温度的关系。从图中可看出，冷冻水供水温度提高1℃，冷机的制冷系数可提高3％，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；关闭停止运行的冷机的水阀，防止部

分冷冻水走旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。

4利用自然冷源

由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响，在春秋季当室外空气温度较低时，室内空气温度仍然较高，仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间，即使在寒冷的冬季，由于室内的散热量没有途径散发到室外，室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷，不仅由于此时冷负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，而且极端不合理。

比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种，一种是地下水，另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较低，可用于空调系统供冷。例如，北京春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃，冬季室外空气湿球温度一般低于0℃，这种温度下的空气是较好的冷源，可用于空调系统供冷。

室外冷空气的利用有两种方法：一是春秋季利用低温室外空气供冷，当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷，空调系统设计时注意要有足够的新风道引入室外新风。第二种方法是利用冷却塔供冷，适合没有足够的新风道为室内送室外新风。具体方法是春秋季利用冷却塔将冷却水温度降低，再通过板式换热器冷却冷冻循环水，被降低了温度的冷冻水送到末端的散冷设备，如风机盘管、空调箱，将冷量送到各个需要供冷的房间。

此外，冬夏季利用全热交换器回收冷热量，也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内，同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外空气热，夏季比室外空气冷。通过全热交换器，将排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量的70～80％左右[5]，有明显的节能作用。

5减少水泵电耗

空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。下图是对北京12家星级宾馆空调水泵耗电量的调查结果：图3-4空调水泵耗电量比例

从上图可以看出，空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8％～16％，占空调系统耗电量的15％～30％，耗电量接近于全楼照明用的电量，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：

5.1冷却水开式系统改为闭式系统

开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口，这种冷却水系统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力，所以所需要的水泵扬程要

比开式冷却水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如北京某饭店冷却水系统为开式系统，制冷机房和冷却水池设在一层，冷却塔设在十层屋顶，距地面33米，冷却水泵扬程为67米，配电功率为180kW，而改成闭式冷却水系统后，冷却水泵扬程只需25米，配电功率仅为75kW，每年可节电18万度，合人民币10.8万元。

5.2减小阀门、过滤器阻力

阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

实际工程中有很多不合理地调节阀门开度，造成水泵电耗无谓浪费的现象。例如北京某饭店的空调水系统的压力分布如下图所示：

根据上图水系统的运行压力分析可以看出，在热交换器和热水循环泵之间的阀门（此阀门的开度仅有25％）和管路消耗了0.2Mpa的扬程，泵后阀门（此阀门的开度仅有25％）消耗了0.08Mpa，而加压泵总的扬程才0.25MPa，加压泵出口的阀后压力为1.12Mpa，还低于热交换器的出口压力，加压泵的加压都消耗在了其前后的管路阀门上了，并不起到真正的加压作用。所以从冬季供热工况而言，加压泵是多余的。如果取消标准层加压泵，每年可节省电耗22万度，节省运行费16.5万元。

5.3提高水泵效率

水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率（一般80％左右）变化。在输送流体的要求相同，即要求的输出功率相同的条件下，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的输入功率，水泵的能耗就会较大。因此，空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时，也要注意让水泵工作在高效率状态点。

5.4设定合适的空调系统水流量

空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的，如下式所示：

(3-1)

式中：

G――水流量，kg/h；

Q――冷热负荷，kcal/h；

Δt――供回水温差，℃。

从上式可看出，空调水供回水温差越大，空调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，引起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量增大。所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回水温差4～6℃较经济合理[4]，空调热水的供回水温差10℃较经济合理，大多数空调系统都按照5℃的冷冻水供回水温差和10℃空调热水供回水温差的工况设计。

空调循环水泵的耗电量跟流量的3次方成正比，如下式所示：

(3-2)

式中：

N――水泵耗电功率，kW；

S――管路阻抗，表征管路特性的参数，kPa.s/m6；

G――水流量，m3/s；

――水泵效率。

实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2～3℃，如果将供回水温差提高到5℃，水流量将减少到原来的50％左右，所以如果水流量减少50％，水泵耗电量将减少87.5％，节能效果非常明显。但是实际工程中常出现如果减少水流量，有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况，而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡，夏季过热的房间所属的支路阻力大，当流量减少时，阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度，致使房间过热。如果加大流量，阻力小的支路就会超过需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求，不会出现夏季室温降不下来的情况。这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。

变频水泵的使用

室外空气温度、湿度参数在整个供冷季和供暖季是在不断变化的，所以空调系统的冷热负荷在一年中也在不断变化，并不保持一成不变。空调的冷热负荷一年中变很大，全年大部分时间的负荷只有最大负荷的50％左右。当空调冷热负荷变化时，由公式（3－1）可知，所需要的空调冷热循环水量也随负荷相应变化。水泵的流量、扬程、轴功率和转速间的关系如下：[7]

(3-3)

式中：

n1，n2――电机转速；

G1，G2――水流量；

H1，H2――水泵扬程；

N1，N2――水泵轴功率；

所以通过改变水泵电机的转速，就可以连续地改变水泵的流量。电机的转速跟交流电的频率成正比。通常市政电网的电流频率是50hz，变频调速水泵就是利用变频器改变电流频率来改变水泵转速和流量。

由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50％左右，如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化，那么全年平均的水量只有最大水流量的50％左右，水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12.5％，节能效果是非常明显的。

6减少风机电耗

空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机的，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的，右图显示了北京某饭店空调系统各设备能耗所占的比例：

空调系统风机电耗所占比例最大，风机节能的潜力也就最大，风机的节能也应引起最大的重视。减少风机能耗主要从以下几个方面入手：定期清洗过滤

图3-6某饭店空调系统各设备耗电量比例

定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。

7改善空调系统控制

目前很多商业建筑的空调系统未设空调自控，也有很多商业建筑的空调自控系统因年久失修而无法使用，这使得空调系统的运行管理很不方便。特别是对于面积较大的商业建筑，可能有上百台空调箱、新风机组，运行管理人员连每天启停空调箱都没有足够的精力去实现，更不用说适时地调整空调箱的运行参数，让其节能运行。因此很多商业建筑的空调箱、新风机在空调季节只得让它们全天24小时运行。如果为空调系统加装自控系统，即使是最简单的启停控制，也可以极大节省空调能耗。例如北京某写字楼、饭店，面积13.5万平方米，有空调箱、新风机组90多台，而运行管理人员只有十几人，空调箱、新风机在空调季只能全天24小时运行。如果只为空调系统增加启停控制，每年可节电130万度，节约运行费78万元。

8总结

目前中国商业建筑建设量大，商业建筑的能耗较发达国家高40％左右，商业建筑的节能是非常重要、刻不容缓的一项工作。商业建筑的空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分，通过上述具体措施，可以有效的降低商业建筑的空调能耗，并且已建成的商业建筑空调节能具有投资回收期短、效益高的特点，有利于商业建筑空调节能工作的开展。

参考文献

[1]ASHRAEhandbook1991:Heating,ventilating,andair-conditioningapplications，AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAirConditioningEngineers,c1991。

[2]中国统计年鉴(1998)，中国统计出版社。

[3]何雪冰，刘宪英，中央空调节能有关问题的研讨，99西南地区暖通制冷学术年会论文集。

[4]彦启森主编，空气调节用制冷技术，中国建筑工业出版社，1981年7月第一版。

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中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0117-02

一、引言

研究生创新意识、创新精神、创新能力的培养是研究生教育的核心，国内外高等学校对此都非常重视。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，大力推进研究生培养机制改革。建立以科学与工程技术研究为主导的导师责任制和导师项目资助制，推行产学研联合培养研究生的“双导师制”。实施“研究生教育创新计划”。加强管理，不断提高研究生培养质量。因此，如何将供热、供燃气、通风与空调工程（简称暖通空调）学科的研究生培养成思路开阔，思维敏捷，创新意识强，能敏锐地感知新事物，发现新规律，开拓新领域，想前人所未想，创他人所未创的优秀人才，是高等教育工作者义不容辞的责任。

二、暖通空调专业研究生培养目标

在硕士研究生培训方案中，土木工程一级学科下，有6个二级学科：岩土工程，结构工程，防灾减灾工程及防护工程，桥梁与隧道工程，供热、供燃气、通风及空调工程，市政工程。其中供热、供燃气、通风及空调工程学科是一门涉及建筑、能源、城市规划、环境保护、卫生、机械、电子电工等众多技术领域的交叉学科。该学科主要从事为满足人类生产、生活所需的各类人工环境的创造与维持等相关领域的研究。其内容包括各类建筑和舱室等内部环境的温度、湿度、清洁度及空气品质的控制，为实现此控制的采暖、通风、空气调节和冷源热源系统及设备、区域供热和供冷系统等。其中心任务是在尽可能减少常规能源消耗及降低大气环境污染的基础上，创造和维持适宜的人工环境。可开展的研究工作包括建筑可再生能源利用、空调热泵技术、暖通空调系统的节能与控制、通风空调工程CFD（Computational Fluid Dynamics）技术、室内环境控制、除尘与洁净技术等。其培养目标是热爱祖国，品德优良，身心健康，事业心强；掌握供热、供燃气、通风及空调工程学科坚实的基础理论和系统的专门知识，了解暖通空调学科的现状和发展趋势；有严谨求实、勇于探索的科学态度和作风，具有从事科学研究工作的能力；掌握供热、供燃气、通风与空调工程学科坚实的基础理论和系统的专业知识；较熟练地掌握一门外语；能从事教学、科研、工程设计和技术管理或其他工程技术工作；也为在本学科及相关学科继续深造打下基础。为了达到上述的培养目标，供热、供燃气、通风及空调工程学科硕士研究生通常要学习下列课程：自然辩证法、科学社会主义、英语精读、英语听力、英语写作、专业英语、数学物理方法、数理统计、高等代数、高等传热学、高等热力学、高等流体力学、计算传热学、建筑热过程、实验设计与数据处理、空调与建筑节能、暖通空调新技术等。

三、暖通空调专业硕士研究生创新体系

研究生与本科生是不同的，诺贝尔物理奖获得者、美籍华人李政道对此有过精辟的论述，他说，大学生是老师教你，考试答案老师知道，你照老师教你的方法去答试题，做对了就毕业，获学士学位；毕业后进研究生院，老师除了上课以外，还给你一个研究题目，老师不知道答案，别人也不知道答案，让你自己去按老师指导的方向，求知一个新的结果，老师与同行专家评议你的结果是对的，你的研究就结束了，老师给你个学位叫博士；但是，正式做研究，必须学习和锻炼如何自己找方向、找方法、找结果，这个锻炼的阶段就是博士后。暖通空调作为一门应用性的学科，必须将研究生工程创新能力作为培养的核心，为此应构建硕士研究生的创新体系。创新体系包括的主要内容有研究生生源、指导导师、硕士论文、道德水平、学习环境等。研究生导师水平的高低是影响研究生创新能力的一个重要因素。俗话说“名师出高徒”，道理就在这里。目前，我国研究生导师队伍存在的一个较为普遍的问题是，部分导师知识更新速度跟不上时代的发展，知识结构老化。现在，很多暖通空调专业的研究生在毕业论文中大量运用计算机知识，或是编制程序，而相当多导师的计算机水平，远远赶不上学生，何谈指导。某大学就曾经有一位研究生在论文答辩时被发现用某游戏程序冒充验证实验结论的一段程序，论文自然没有通过。这位学生投机取巧之所以迟迟没有被发现，就是因为其导师本人对计算机编程知之甚少。有人将硕士研究生导师分成两类：有时间的没水平，有水平的没时间。而有些科研能力强、学术水平高、知识结构新的导师往往又是暖通空调学科的骨干力量、知名人士，教学、科研任务繁重，社会活动比较多，没有太多的时间和精力用来指导硕士研究生。更不容乐观的是，高等学校的师资力量有陷入恶性循环的趋势，尤其是一些目前社会上的热门专业。高校师资的主要来源是研究生，但热门学科的优秀毕业生愿意在高校任教的却不多。古人云：文章乃经国之大业，不朽之盛事。硕士论文水平的高低是衡量研究生能否毕业的重要依据，但近年来，部分硕士研究生学位论文创新性差、质量下降。究其主要原因是研究生没有树立正确的世界观、人生观、价值观，学习动力不足，学习不努力，因此，在论文写作过程中“偷工减料”，人云亦云，甚至出现了个别抄袭、剽窃等现象。有的研究生论文往往是开头几章原封不动，照抄别人的，最后一章发发感想。有的研究生论文是大题目做了小文章，头重脚轻；有的是缺乏实验数据，凭空想象；有的是曲解人意，生拉硬扯；有的是结构不合理，将错就错；有的是堆砌华丽词藻，内容空洞；有的是引述各家之论十分壮观，没有自己的见解；有的是语言修饰不当，读来令人费解；有的是云山雾罩，不知所云；硕士研究生应当通过自己的在校学习，并通过自己的研究，大体形成自己的基本科研能力。而在这基本的科研能力中，自主地思考，对所研究的问题形成自己的见解，有初步的独立思想和独立思想能力，是最为重要的。

暖通空调专业硕士研究生的培养应遵循坚持质量、优化环节、规范管理、突出特点的原则，始终将研究生创新意识、创新精神、创新能力的培养作为中心任务。构建包括研究生生源质量、指导教师队伍水平、硕士论文质量等全方位的创新体系，培养创新精神，使他们学会创新思维，掌握创新方法，激发创新火花，提高创新素质。使硕士研究生的思维具有思维形式的反常性、思维过程的综合性、思维空间的开放性、思维成果的独创性。同时，还需要健全研究生教育管理体系和运行机制，加强过程管理，强化教学督导，严格课程教学、学位论文等环节的质量监控。加强导师队伍规范性建设，完善导师遴选与考评制度，建立导师上岗培训制度。创新教育教学方法，注重科学精神和人文素质培养，加强科研诚信和学术道德建设，培育更多国家经济建设急需的优秀人才。

参考文献：

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《暖通空调》（月刊）创刊于1971年，由建设部主管， 亚太建设科技信息研究院、 中国建筑设计研究院、 中国建筑学会（暖通空调分会）联合主办。 本刊以实用技术为主，兼具学术性和信息性，在行业中最具影响力，被誉为权威刊物，深受广大读者喜爱，发行量在国内同行业刊物中遥遥领先。