时间：2023-03-17 18:08:41
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1.1冰蓄冷技术的发展应用
发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要｡空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%｡当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响｡众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率｡
1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用
空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能､环保制热技术｡空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高｡空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴､雨､雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品｡因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用｡
1.3中央空调冷凝热回收利用
如今,星级宾馆､酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷､热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源｡众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍｡利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径｡
2技术发展的负面效应及控制
当代的技术革命,正在形成新型的生产力､形成新型生产方式､形成新型的市场交换方式､形成新的产业结构和就业结构､形成新的财产占有方式和分层结构､形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的｡人类有了其他一切生物所不曾具有的思维､精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应｡
彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用｡臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题｡
3结语
人类利用技术手段对自然的利用和改造,必然改变自然界原有的平衡,问题是人类应该正确认识其活动对自然的正反两方面的影响,提供适应自然规律的､有科学预见的､可调控的人类行为,使其所产生的后果,有利于人与自然关系的协调,使自然界更好地造福人类｡相信技术的力量,相信人类依靠科技能够战胜各种困难,摆脱困境｡人类谋求发展的能力是无穷的｡然而,科技的力量的发挥和发展是要在一定的生产方式中进行的,它要受到经济制度､社会制度的影响和约束｡所以,当代科技发展必须遵循马克思所说的统一的“人的科学”的宗旨,才能真正克服技术发展的负面效应,也只有这样才能充分发挥科技发展的正面效应｡制冷技术的发展和臭氧层保护就是近代史上技术进步和全球合作的一个十分典型的范例,其技术进步和控制技术进步后果的合作机制也将成为人类的财富,并将为解决其它重大问题提供宝贵的借鉴经验｡
1．1集中空调设计中存在的问题
在当前，我国部分暖通空调专业设计人员，常常是仅依靠负荷指标的估算值来进行冷热负荷的计算，并没有严格按照要求对室内的负荷进行逐时逐项冷负荷计算和热负荷计算。即使有时对室内冷热负荷进行计算也只是按照设计软件中默认的数值和程序进行，并没有针对工程实际进行相应的调整，往往建筑专业采取的节能后的围护结构传热系数比软件默认的小不少。这样简单的对室内负荷进行估算和不做任何调整的做法，往往导致工程设计的计算冷热负荷偏大，导致过多的能源及资金浪费。还有些工程，设计人员为尽快完成设计任务，在暖通空调的设计中对系统不进行严格的水力计算或者仅按负荷流量大致分配管径，而不控制水力失调度(或者不平衡率)，完全依靠平衡阀、调节阀等高阻力阀件实现大致的水力平衡。这样容易导致局部管路由于阻力的损失过大或者过小而产生压力分配不均衡的情况，同时由于高阻阀件的滥用造成循环泵输出功率过大导致较大的输送损耗。由于系统存在水力失调的隐患，各种系统失调问题在各类工程中屡见不鲜，室内冷热不均、实际流量分配不满足设计要求的现象较为突出，系统调节困难重重。
1．2集中空调施工中存在的问题
即使在完成了较为完善的空调设计之后，在施工过程中也难免会出现各种各样的问题。有些施工单位为了降低人员雇用方面的资金支出，聘用一些专业性不强的施工队伍参与系统安装工作。在实际工作中遇到临时变更方案时，这些工作人员就会束手无策，不能及时对突发状况做出正确的处理。如果施工人员将出现的问题按照自己的想法随意加以变动，势必会对系统以后的正常运行带来隐患。
1．3系统运行管理不到位
目前我国对于暖通空调工程在实际运行中的管理还存在着许多问题。对暖通空调系统的实际运行进行操作的工作人员很多不具备应有的专业知识，在暖通空调的整个设计与实施过程完成之后，施工单位并没有对即将实施操作的工作人员开展系统性的培训，便让其正式操作空调系统的运行工作。由于工作人员缺乏暖通空调的相关理论及应对室外气象参数和其他引起负荷变化的能力，很难有针对性的对系统展开应有的调节工作，进而导致室内参数严重偏离设计值而导致能量的较大浪费。在系统运行进程中，往往不会满负荷运行，在此期间应对运行主机的台数加以适当的调整，也就是先台数调节，再部分负荷调节，尽可能的避免能量的较大损失，使冷水机组工作在较高的能效之下。但是在实际工作中工作人员往往忽视对运行台数的优先调整，致使多台机组在较低的负荷下运行，使机组运行的实际能效比较低，既影响机组的寿命，又浪费能源。其次在运行过程中不注重机器的维修和保养，机器的运行状态直接影响整个系统运行工作的顺利实施。同时，对于业主来说，机器属有形资产，对机器的保护实际上是在无形中减轻企业的经济负担。因此应定期对机器进行检查，及时对低效率的设备予以维修和更换，定期清理系统，减少不必要的能量浪费。同时，也应高度重视渗漏等引起的热损失及盘管附着物等。
1．4节能方式的选择使用问题
随着人们认识的提高，人们逐渐意识到现代的发展方式给人类日后的生存带来了一定的危害，逐渐认识到节能环保的重要性。国家相关部门也抓住时机积极引导人们重视节能环保，在众多科研机构和企业的暖通空调专家以及从业人员的共同努力下，产生了许多暖通空调专业的节能和环保新技术、新材料、新设备，以及其他节能新技术。这些新方法和新技术都有其适用场合和使用前提，有些技术由于出现时间短，没有项目经验，还不是很成熟，不是在什么情况下都可采用。因此，在种类繁多的新技术中采用哪种节能技术和新材料、新设备成为摆在设计者面前的十分关键的问题，但是在大多数情况下，由于对这些节能设计方案缺乏深入的理解，在设计中采用了不恰当的设计方案，整个系统的实施和运行便无法取得理想的效果，进而造成投资浪费。因此，在设计之初，对即将采用的新型节能技术进行可靠性评估显得非常必要。
2集中空调系统节能技术的应用
2．1集中空调风系统
集中空调系统设计往往忽视对自然进排风的利用，有的设计完全依赖机械进排风，这对系统节能不利。合理利用自然进排风，能使人们更有融于自然的感觉，通过与建筑专业的配合，设计合理的自然进排风通道，成为节能设计的一个重要方面。当空调运行区域内的温度、湿度及空调的运行时间存在相对较大的差别时，应根据实际情况进行系统划分。当空调供应的建筑物空间较大，需要同时控制温度和湿度时，空调风系统应尽量避免使用风机盘管，采用全空气空调系统。这不但有助于温度和湿度的控制，还有助于降低运行能耗。采用变风量系统可以分区进行温度控制，减小设备容量和维护工作量，节省运行能耗。在总风量的确定过程中还需要考虑同时使用系数，因此在这种情况下风机的运行所产生的能耗及装机容量均有一定程度的降低。温湿度独立控制系统可温度湿度分别独立控制，用户可根据使用需求开闭调节相应设备，有效节能。
2．2集中空调冷热水系统
空调水系统是集中空调运行能够发挥节能潜力的重要部分。空调水系统布置是否合理，直接影响系统的运行和节能效果。当系统较大时，采用变频器控制循环水泵运行，并与冷水机组等联动控制，具有显著的节能效果。循环泵和对应机组(或者锅炉、换热器等)的运行台数控制在设计时应优先考虑。合理划分系统分区，尽量避免阻力差较大的环路布置，进行严格的水力平衡计算，合理减少高阻力阀件的使用，当机组不能在较低水量或者需定水量运行时，需要设置平衡管，环路阻力差较大时考虑设置二级泵系统。合理选择循环泵扬程，减少不必要的能源浪费。
2．3集中空调冷却水系统
空调的冷却水系统是集中空调系统的重要组成部分，除非水资源极为丰沛并且水质好、取水较为容易、代价很小，否则采用直流式的冷却水系统会导致较大的输送能量和水资源浪费，因此多需要对冷却水资源进行循环利用。采用循环式的冷却水系统进行冷却的过程当中，要达到理想的冷却效果，则需要注意与周围环境中的高温区域隔离开，同时充分保障通风顺畅以及周围环境干净。在将多台冷却塔并联进行冷却工作时，为了避免过多浪费且防止冷却塔中补水与溢水的不均衡，各个冷却塔之间用共用连通水槽或者连通管进行连接。在冷却塔的总供水管、回水管之间设置旁通管以及两通或三通调节阀进行适当的调节控制，以满足冷水机组所需要的低温保护。此外，风机的开启与停止可以通过出水的温度加以控制。多塔冷却水系统可将电动阀门、冷却塔风机与冷水机组联动，根据实际需要开启相应的冷却水管路阀门、循环泵(可采用变频技术)以及对应的冷却塔风机，可有效节水、节电(即节能)。
2．4集中空调系统冷热源的合理选择
要在空调的实际运行中减少能耗，空调冷热源的选择十分重要。空调冷热源的选择与建筑物的使用功能、规模大小以及空调功能的要求、当地的经济状况、资源的丰富程度、能源的价格政策等息息相关。应结合各方面条件，权衡利弊，经过技术经济比较和能耗分析，综合考虑。假如在工程实施地附近有区域供热或者工厂余热等条件，那么将这些作为空调的热源无疑是最好的选择。假如在施工地附近有热力发电厂，那么可以将热力发电厂的余热供热技术和供冷技术运用到空调系统中。在天然气资源充足的区域内，要想提高暖通空调运行中能源的利用率，可以进行天然气与电力的互补，也就是采用分布式热电冷联供系统。除此之外，如果当地的能源种类比较丰富也可以采用复合式的能源供应方式，亦或是利用较好的地理条件，通过技术分析，进行水地热源泵的建设，为空调的运行供冷或者供热。在机组选择使用上，带有热回收的机组越来越受到青睐。热回收技术将是暖通空调的重要研究方向。
3结语
关键词：循环水旁通过滤器节水效果
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；
3.中石化总公司水处理药剂评价中心实验报告，2004年,未发表；
关键词地铁喷雾冷却冷水机组喷雾间接蒸发冷却冷凝器
0引言
近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,由于地铁站空调系统需要对冷却水进行降温,因此,在地铁建设中不可避免会涉及冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带,地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有,将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划,而且给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。因此,研究地铁专用的冷却器替代目前设置在地面的冷却塔,对解决地铁冷却塔设置的问题具有现实意义。
目前地铁空调冷却水系统中所采用的冷却塔是针对设置在室外进行设计制造的,分为横流式和逆流式两种,冷却塔体积巨大,塑料填料间距很小,安装于地铁排风通道中必然影响地铁排风;为避免冷却水被外界空气污染,冷却水不宜与外界空气接触,因此,普通开式冷却塔不宜用于地铁空调系统,而封闭式冷却塔和蒸发式冷凝器由于换热效率等问题而不适合在地铁站中使用,本文提出新型闭式喷雾冷却器和新型喷雾冷凝器两种方案,并对其进行简要分析。
1喷雾冷却技术研究成果
自Maclaine-cross和Banks建立间接蒸发冷却计算模型以来,国内外专家学者以此为基础对喷雾间接蒸发冷却技术进行了大量的研究。杨强生等人基于Merkel方程,实验研究了喷雾空气冷却器的传热传质过程,通过回归的方法得到容积散质系数的关联式[1]。梅国晖等人研究了高温表面喷雾冷却传热系数、气水雾化喷嘴最佳气水比和喷射方向对喷雾冷却换热的影响,研究表明,喷雾冷却过程存在最佳气水比,但最佳气水比不是固定不变的,它随着水压的增加而减小;在低水流密度下,喷射角90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以喷射角90°处对称,在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加[2-4]。刘振华通过数值计算方法讨论了液滴与空气速度比和喷雾条件之间的相互关系,认为在自由射流情况下,速度比的变化使流体形成在喷嘴附近的非稳定区和下游的稳定区,在均一流情况下则不存在非稳定区,在稳定区内速度比与模型类别、喷雾距离和初始速度无关;在喷雾距离大于0.5m后,可认为速度比进入稳定区,其大小取决于液滴直径和空气冲击速度,空气冲击速度越大,速度比越接近1,液滴直径越小;液滴直径小于100μm,可认为速度比等于1,对工程计算没有影响[5]。JunghoKim详尽研究了喷雾冷却的传热机理和目前喷雾冷却模型的优缺点,研究了物体表面形状、喷雾倾斜角度和重力对喷雾冷却的影响[6]。最近,美国国家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3种强化表面的喷雾冷却效果和喷射倾斜角度(喷射轴向与物体表面法向夹角)对喷雾冷却的影响,在喷雾温度为20.5℃时,分析了冷却水管采用3种不同肋片表面对冷却效果的影响,研究表明,相对于平表面而言,直肋片表面热流密度最大,且喷射倾斜角度为30°时,热流密度可提高75%[7]。
2喷雾冷却与淋水冷却的比较
2.1能耗比较
开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。
2喷雾冷却与淋水冷却的比较
2.1能耗比较
开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。
从表1可以看出,当冷却水量从75m3/h增加到700m3/h时,在没有考虑普通冷却塔配套设施能耗和运行费用的基础上,喷雾冷却塔与相应规格的机械通风冷却塔相比,综合节能效率在30%~50%之间,喷雾冷却效益显著。
喷雾冷却器设置在地铁排风通道内,水雾与冷却器表面的换热量最终必须由通道内排风带走,因此,空气的温湿度决定了冷却器的换热效果,而通道内空气的温湿度与室外空气温湿度差别很大,因此,实现相同排热量所需冷却器的体积相对会大一些,相应设备功率会增大,这样,不可避免地要增加部分能耗和初投资及运行费用。
由于冷却塔设置在地铁排风通道内,必然会造成通道的排风断面减小,排风阻力增大,由局部阻力计算公式可知,局部阻力与通道的局部阻力系数和速度的二次幂的乘积成正比,当通道排风断面减小一半时,则局部阻力将为原来的4倍,因此,要实现相同排风量,排风机的功率可能会增大。
2.2费用比较
假定某地铁制冷站冷却塔选用横流式冷却塔,型号为DBHZ2—600,9.6万元/台,设计进、出口水温分别为37℃/32℃,湿球温度为28℃,占地面积43m2,高度为3.61m,风机功率为12kW,风量为351m3/h,A声级噪声为56.6dB;循环水泵选用1台轴流泵,流量为400m3/h,功率为7.5kW,凝结水泵选用1台轴流泵,流量为750m3/h,功率为3kW,水泵费用为0.75万元;循环水泵运行费用为5.58万元/a,凝结水泵运行费用为2.23万元/a(电费为0.85元/(kWh),水费为2.8元/t,水、电价来自于重庆市自来水公司和重庆市电力公司;冷却塔和水泵信息来自阿里巴巴网2007-3-15报价)。
冷却塔的运行费用包括水泵的运行费用和补给水的费用,要维持冷却系统正常运转,需定期补给循环水,年补给水量ΔL为[9]
式中Q为冷却水的循环量,t/h;K为系数,取0.14;h为冷却塔全年运行时间,h;m为冷却倍率,取60。
假定系统全天运行24h,一年按365d计算,求得年补给水量应为66225.6t,年补水费为18.54万元,冷却塔风机年运行费用为8.94万元,则冷却塔年运行费用为35.29万元。假设采用喷雾冷却的设备费用与采用机械通风冷却塔的设备费用相同,但由于喷雾所需水量为机械通风的补水量的5%,因此,在不考虑冷却塔运行费用的基础上,仅系统补水水费一项就可节约17万元左右。
2.3耗水量比较
如上所述,假定某地铁制冷站采用机械通风冷却塔时需要冷却水量为600m3/h,配套冷却塔进、出口水温为37℃/32℃。假定喷雾温度为34℃,含湿量为34.94g/kg,蒸发率为0.6~0.8,那么喷雾速率1.8~2.4kg/s就可实现冷却水降温,全年所需水量为1763~2645t。若采用机械通风冷却塔,如上述计算可知,年补水量为66225.6t,同样,采用喷淋水冷却时,按相关规范,最小喷淋水量为100kg/(m3·h),远远大于喷雾冷却所需水量[10],因此,单从耗水量而言,冷却方式宜采取喷雾冷却。
3喷雾间接蒸发冷却器与喷雾间接蒸发冷却冷凝器
3.1喷雾间接蒸发冷却器
喷雾冷却塔与普通机械通风冷却塔不同之处在于喷雾装置的应用,喷雾装置是一种射流元件,是喷雾冷却塔的核心部件,它取代了传统冷却塔的填料和风机,通过喷嘴产生的内旋流作用,有效地保证了低压状态的雾化度,利用低压液流通过旋流雾化喷头形成雾化,喷雾流的反作用力推动它作反向旋转,产生由下部吹向雾流的风力,雾化水滴与进塔空气在雾化状态条件下进行换热,达到预期的降温效果[8]。
喷雾冷却塔结构简单,质量轻,噪声低,耐腐蚀,不易堵塞,使用寿命长,除了省却风机、填料,降低成本费用外,还降低了塔体的自重,减少由填料阻塞引起的冷却塔维修,冷却效果稳定,但是由于它和普通开式冷却塔一样与外界空气直接接触,不能保证冷却水水质,而且冷却效果易受空气参数影响。
封闭式冷却塔由于冷却水在处理过程中不与外界空气接触,冷却水质不会受到外界的污染,但地铁空调系统中如果采用喷淋水来冷却封闭式冷却塔内的冷却水,不仅冷却效果劣于普通开式冷却塔,冷却塔的体积非常大,而且由于存在大量的飘逸损失,喷淋水用水量大,与将冷却塔设置在地面相比得不偿失,因此,综合喷雾冷却塔和封闭式冷却塔的优点,本文提出了一种新型的封闭式喷雾冷却器。
喷雾间接蒸发冷却器利用气水雾化喷嘴将经过处理的少量水雾化,喷到冷却器表面,形成一层均匀水膜,通过水膜蒸发实现冷却器内部冷却水降温。它既能保证冷却水不受污染,又能达到冷却效果,而且由于喷雾所用的水经过适当的处理,不会堵塞喷雾装置,能缓解冷却盘表面结垢问题。喷雾间接蒸发冷却器研究的核心问题是雾化效果和水膜的完整性、均匀性和厚度。
3.2喷雾间接蒸发冷却冷凝器
蒸发式冷凝器是目前制冷系统中常用的一种间接蒸发冷却设备,主要特点是耗水量少,节电和结构紧凑,占地面积小,热效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷却水能带走4~6kJ的热量,而蒸发式冷凝器每kg水蒸发能带走约580kJ的热量,所以蒸发式冷凝器的理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考虑冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等损失,实际耗水量约为一般水冷式冷凝器循环水量的5%~10%。
由于喷雾冷却能在冷却器表面形成相对完整均匀的水膜,冷却效率更高,所需水量少,目前喷雾冷却多用于高温物体表面的冷却降温,因此,研发一种耗水量少的新型喷雾间接蒸发冷却冷凝器,可以解决地铁空调系统设置冷却塔的问题。
该方案的最大优势在于不用设置冷却塔,节省冷却塔及配套设施的初投资和运行产生的环境问题,采用喷雾冷却的方法,由于所需的水量很少,喷雾水源问题就很容易解决,可以对喷雾所用的水进行软化处理,防止堵塞喷雾装置和缓解冷凝器表面结垢。
喷雾间接蒸发冷却冷凝器实质上是本文所述喷雾间接蒸发冷却器的一个改进方案,要开发它,除了要解决闭式喷雾冷却器的雾化效果,水膜均匀性、完整性和厚度等问题以外,还必须与厂商协商设置冷凝器与冷水机组设备接口,对管道进行保温,研究冷凝器与机组距离对系统其他设备性能的影响,确定机组性能随二者间距变化的曲线,这其中涉及系统压力损失、制冷剂压力与机组压力匹配等问题。
4结论
本文的两种方案可实现地铁空调系统冷却塔不设在城市地面上的设想,能节省目前冷却水系统中部分辅助设备的初投资和运行费用,机组制冷量越大,节水效益越明显,特别是在缺水地区,该项技术的效益更为明显,但是,还有以下问题需要解决:
1)保证喷雾压力的相对稳定,维持运行压力在适当范围内,使冷却效果不受流量变动等的影响。
2)研发一套喷雾装置,使换热器表面水膜完整、均匀,且厚度很小,通过该装置实现间歇喷雾冷却,建立喷雾评价指标体系。
3)研发换热效率高、空气侧阻力小的新型换热器。
4)建立喷雾间接蒸发冷却器性能评价指标体系。
5)喷雾水软化处理,缓解冷却器表面结垢。
6)解决喷雾冷却冷凝器与机组的集成问题及建立相应的评价指标体系。
参考文献:
[1]杨强生,铙钦阳,范云良.喷雾强化空气冷却器的实验研究[J].上海交通大学学报,1999,33(3):313-317
[2]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.气水雾化喷嘴最佳气水比的确定[J].钢铁钒钛,2004,25(2):49-51
[3]梅国晖,孟红记,谢植.喷射方向对喷雾冷却换热的影响[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(4):374-377
[4]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22
[5]刘振华.微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究[J].上海交通大学学报,1996,30(3):97-102
[6]KimJungho.Spraycoolingheattransfer:thestateoftheart[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2007,28(4),753-767
[7]SilkEA,KimJungho,KigerK.Spraycoolingofenhancedsurfaces:impactofstructuredsurfacegeometr
yandsprayaxisinclination[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2006,49(25):4910-4920
[8]胡国林,李丽萍.一种新型喷雾通风冷却塔[J].给水排水,2001,27(4):90-91
1．1推行绿色施工技术的背景
目前，我国推行绿色施工的主要依据是《建筑工程绿色施工评价标准》GBT50640－2010以及建设部2007年9月的《绿色施工导则》。根据《绿色施工导则》的定义，“绿色施工”是指工程建设中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源与减少对环境负面影响的施工活动，实现环境保护、节能与能源利用、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节地与土地资源保护(简称“四节一环保”)。实施绿色施工的原则:①要进行总体方案优化，在规划、设计阶段，充分考虑绿色施工的总体要求，为绿色施工提供基础条件。②对施工策划、材料采购、现场施工、工程验收等各阶段进行控制，加强整个施工过程的管理和监督。绿色施工的总体框架由施工管理、环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节能与能源利用、节地与施工用地保护六个方面组成。
1．2工程概况
苏州某商业广场136．6m综合楼，总建筑面积88000m2，中央空调系统主要包括以下几个方面。1)商场空调系统冷源:商场夏季集中冷源为设于地下一层的2台离心式冷水机组，总冷负荷为3960kW，供回水温度为7/12℃，冷却塔1台设置于裙房屋顶;商场冬季热源为设于裙房屋顶的2台常压热水锅炉，总热负荷为1620kW，供回水温度为60/50℃。2)办公楼空调系统冷源:办公夏季集中冷源为设于地下一层的3台离心式冷水机组，总冷负荷为3956kW，供回水温度为7/12℃，冷却塔1台设置于裙房屋顶;办公冬季热源为设于裙房屋顶的2台常压热水锅炉，总热负荷为2320kW，供回水温度为60/50℃。3)空调水系统:商场空调水系统管路采用同程式，立管采用异程式。办公楼空调水系统管路全部采用同程式，由于办公楼空调水系统超过标准设备承压能力1．0MPa，故在避难层空调机房设置水－水热交换机组。4)空调风系统:一层办公大厅和商场空调风系统采用吊顶式空调器，室外新风直接接入吊顶式空调器回风侧;办公空调风系统采用风机盘管加全热交换器的空调方式。5)通风系统:地下一层二层水泵房采用机械排风系统进行平时通风，自然补风;地下车库采用诱导风机，平时进行气流诱导;公共卫生间、屋顶电梯机房采用机械排风系统;不含防排烟系统。
2环境保护措施
施工现场的环境保护包括资源保护、职业健康环境、扬尘控制、废气排放控制、固体废弃物排放控制及有毒有害物品的处理、光污染控制、噪音控制和生活废弃物的控制等。
2.1资源保护
资源保护主要包括两个方面:一是水资源的保护;二是土地资源的保护。水资源保护主要是保护场地四周原有的地下水形态，在施工中，尽量减少抽取地下水。土地资源保护主要是指防止施工中使用的危险品、化学品存放处污染地面，以及污物排放的过程中污染土地。一般情况是加强工人的环保意识，对其进行有毒、害物品如何处理的教育，对废弃油罐、废弃机油等采取专门处理。
2．2人员健康
安装工程施工现场是一个人员相对集中的地方，尤其是在施工高峰期，人员健康也是工程顺利进行的保障，一般是采取以下措施。1)施工作业区和生活办公区分开设置，生活区设在上风口，并远离有毒、有害物质。2)从事有毒、有害、有刺激性气味和强光、强噪音施工的人员，应佩戴护目镜、面罩等防护器具。电焊人员应佩戴护目镜。3)在深井、密闭环境、防水和室内装修施工时，要有自然通风或临时通风设施。4)现场危险设备地段、有毒物品存放地设置醒目安全标志，施工采取有效防毒、防污、防尘、防潮、通风等措施;现场配电箱、塔吊等危险设备及油罐、材料堆放等处设安全标志;在安全作业方面定期进行教育。5)厕所、卫生设施、排水沟及阴暗潮湿地带，定期喷洒药水消毒;食堂各类器具清洁，个人卫生、操作行为规范。
2.3扬尘控制
扬尘是施工现场主要的环境影响指标，不仅对场地内造成危害，还会对场地外造成不良影响，严重时将引起投诉，损害企业形象。现场采取洒水清扫措施，但应尽量不使用自来水，不能因为控制扬尘而造成水资源浪费;易飞扬和细颗粒建筑材料封闭存放，余料要及时回收。可以采用管道或垂直运输机械进行高空垃圾清运，高层建筑对建筑垃圾的处理采用垂直运输和塔吊的方法。
2.4空气污染控制
1)尽量采用预留孔、洞、槽的工艺方法，若要开凿应采取封闭围挡和必要的洒水控制扬尘措施。2)砂轮切割机等机具应有防尘措施，作业区内目测扬尘控制高度应小于0．5m。3)施工现场出口设置洗车槽，对离场车辆轮胎进行冲洗，运送建筑垃圾及其他固体废弃物的车辆应采取封闭措施。4)建筑物内垃圾清理搭设封闭性临时专用通道由上而下、由内至外进行输送。5)保护施工现场的植被，施工场地硬化，专人洒水及清扫，防止灰尘飞扬。6)就地取材，充分利用本地资源进行施工，减少运输队环境造成的影响。运输、装卸、储存能够散发有毒、有害气体或者粉尘物质的，必须采取密闭防护措施。7)现场目视无扬尘，控制废气、烟雾及粉尘排放，控制使用油漆、涂料、胶水、溶剂等有害气体排放，对排放有害气体的机动车、柴油发电机等定期进行检修。8)气体污染。各种化工溶剂、胶水、涂料、油漆等要设专用通风良好的仓库摆放，使用时采用通风措施。
2.5固体废弃物处置
固体废弃物应分类收集，集中堆放;对废电池设置专门的回收装置;废墨盒等有毒、有害的废弃物单独回收。每隔5～6层设置可移动的环保厕所，以方便高层作业人员使用。
2.6污水排放控制
施工临时设施统一设置排水系统，施工现场设置沉淀池，工程污水先排放至排放点附近的污水点，将污水收集过滤沉淀达标后进行集中排放，确保雨水管网与污水管网分开使用，排水沟同城市管网相连接。办公区、生活区厕所设置化粪池、食堂设置隔油池等进行三级沉淀达到排放标准后排放。存放油品和化学品的库房进行防渗漏处理，在存储和使用中，防止油料跑、冒、滴、漏污染水体。
2．7光污染控制
工地设置大型照明灯具时，可对照明设备照射角度控制，在照明灯外加上灯罩，设置固定式弧光防护罩，透光方向尽量垂直集中在施工区域范围内，以防止强光外泄。电焊作业时采取遮挡防护措施，避免电焊弧光外泄。夜间实施对焊和电焊作业，应有遮光措施或设置遮光棚。
2．8噪音控制
现场除设置隔音设施外，还应设噪声监测点，实施动态监测，发现超标情况，立即查找原因，及时采取隔音或吸音措施。经常维护和保养机械设备和工具;尽量选用低噪声、低振动或备有消声设备的施工机械设备;减少机器空转时间，强噪声机械要设置密闭的机械棚;空压机、通风机等噪声比较大的机械均设置消音装置。控制切割机、冲击钻、电钻、打磨机及安装风管的噪声排放。工地周围学校、居民学习休息时段，尽量避免进行高噪声施工作业。必须夜间作业的，应提前通知建设单位、当地居委和环境保护部门，并发出安民告示，同时投入足够人力、物力，加强现场管理，夜间施工时禁止喧哗，尽快完成施工。
3节材与材料资源利用
节约材料(包括周转材料)一直是施工企业降低成本的主要手段之一，每个工程项目都根据各自的不同特点，采取有效措施，最大限度地节约材料。
3.1材料的选择
施工应选用获得环保认证，有毒、有害物质含量符合国家相关要求的材料;办公设施、生活区设施，可采用活动板房，周转使用。现场工作平台采用可拆卸再利用的钢平台，废弃钢材做脚手架等防护措施重复利用。现场的一些楼梯保护板采用回收的木板重复利用。
3.2材料节约
①根据施工进度、库存情况等合理安排材料的采购、进场时间和批次，减少库存。②现场材料堆放有序，储存环境适宜、整齐、美观，措施得当、建立健全保管制度、责任落实。③选用合适的材料运输工具、装卸方法，防止损坏和遗洒。根据现场平面布置情况就近卸载，避免和减少二次搬运。④对钢材、管材、电线电缆等都有精确预算，优化下料方案，减少废料产生。⑤优化安装工程的预留、预埋、管线路径等方案。⑥就地取材，施工现场500km以内生产的建筑材料用量占建筑材料总重量的70%以上。
3.3资源重复利用和再生利用
①优先选用耐用、维护与拆卸方便的周转材料和机具。②采用工业化的成品，减少现场作业废料与建筑垃圾，充分利用废弃物。③临时设施充分利用旧料和现场拆卸回收材料，使用装配方便、周转、可利用的材料。④建立垃圾管理制度，对垃圾流向进行有效控制，防止无序倾倒和二次污染;生活垃圾分类收集、回收和资源化利用。
4节水与水资源利用措施
地球上的水资源是有限的，节约用水和水资源的利用就尤为重要。施工现场一般要求生产、生活用水分开计量，生活用水设施均为节水型器具，并制定每人每月定额用量，以确保节约用水人人有责。
4.1节约用水
现场安装水表，办公室、生活区均采用节水器具，如节水龙头、脚踏淋浴开关、节水型阀门，公共厕所采用自助冲洗装置。管道水压试验用水的循环使用。
4.2水资源再利用
1)雨水充沛，建立雨水收集装置。可用作进出车辆的清洗，道路洒水、降尘，混凝土养护等。2)冲洗现场机具、设备、车辆用水，应设立循环用水装置。3)在非传统水源和现场循环再利用水的使用过程中，进行水质检测，确保避免对人体健康、工程质量以及周围环境产生不良影响。
5节能与能源利用措施
施工现场消耗的能源主要是电能和汽油、柴油等。加强生产、生活、办公及主要耗能机械的节能指标管理，选择节能型设备，并对主要耗能设备进行耗能计量核算。根据当地气候和自然资源条件，合理利用太阳能或其他可再生能源。如将太阳能热水用于办公区和生活区用水。主要耗能设备包括焊机、电梯、水泵、切割机等，应对其节能指标进行控制。
5.1暖通空调安装工程
绿色施工的节能技术措施1)空调机组、锅炉附属设备、管道、管件及阀门的节能性能及技术参数等必须符合设计要求。保温系统外表应无损伤、密封应良好，各项验收记录、技术文件应齐全、完整。管道的搬运和在安装阶段，不得损坏和降低空保温节能技术参数。2)系统节能工程所使用的设备、管道、阀门、仪表、绝热材料等产品进场，应按设计和规范要求，对其类型、材质、规格及外观等进行验收。3)水系统的安装，经节能监测符合设计要求的技术参数。4)风管的制作:风管与部件、风管与土建及风管间的连接应严密、牢固，风管的严密性及风管系统的严密性检验和漏风量，应符合规范标准规定。5)需要绝热的风管与金属支架的接触处应有防热桥的措施，应符合设计要求。6)凝结水管:保温层接缝处不允许外露保温保冷层，管与其吊架之间须垫入与保温层同等厚度的经过防腐处理的配套垫块，以防止产生冷桥。7)节能绝热材料的粘贴应牢固、铺设应平整;保温材料应按规定的密度压缩其体积，疏密应均匀。防潮层与绝热层应结合紧密，封闭良好，不得有虚粘、气泡、皱褶、裂缝等缺陷。防潮层的立管应由管道的低端向高端敷设，环向搭接缝应朝向低端;纵向搭接缝应位于管道的侧面，并顺水。8)节能专项方案:应对节能工程的工艺标准、节能工程验收内容，达到的质量标准，应有明确规定，交监理工程师批准后实施。
5.2暖通空调安装工程施工检测的节能技术措施
1)通风与空调系统安装完毕，应进行通风机和空调机组等设备的单机试运转和调试，并应进行系统的风量平衡调试。单机试运转和调试结果应符合设计要求;系统的总风量与设计风量的允许偏差不应大于10%，风口的风量与设计风量的允许偏差不应大于15%。2)空调节能工程智能化监测:按设计要求监控室内温度，监控空调保证室内设计温度的能量消耗，在室内温度达到设计要求后，智能化监测装置自动控制节约能源。3)空调与通风系统功能检测:建筑设备监控系统应对空调系统进行温湿度及新风量自动控制、预定时间表自动启停、节能优化控制等控制功能进行检测。应着重检测系统测控点(温度、相对湿度、压差和压力等)与被控设备(风机、风阀、加湿器及电动阀门等)的控制稳定性、响应时间和控制效果、节能控制情况，并检测设备连锁控制和故障报答的正确性。4)锅炉及附属设备系统功能检测:建筑设备监控系统应对系统负荷调节和节能优化控制。检测时应通过工作站对系统设备控制和运行参数、状态、故障等的监视、记录与报警情况进行检查，并检查设备运行的联动情况。核实锅炉及附属设备系统功能系统能耗计量与统计资料。
5.3临时设施施工
临时设施结合日照和风向等自然条件，合理采用自然采光、通风和外窗遮阳设施。使用热工性能达标的复合墙体(注意防火问题)和屋面板，顶棚宜采用吊顶。
6节地与土地资源保护措施
平面布置合理、紧凑，尽量减少施工用地。充分利用和保护原有建筑物、构筑物等;临时办公和生活用房采用适合于施工平面布置动态调整的多层轻钢活动板房、钢骨架多层水泥活动板房等可重复使用的装配式结构。根据施工规模及现场条件等因素合理确定临时设施。临时加工厂、现场作业棚及材料堆场、办公生活设施等的占地指标，应根据临时设施的占地面积按用地指标所需的最低面积设计。生活区与生产区分开布置，临时设施布置应注意远近结合，努力减少和避免大量临时建筑拆迁和场地搬迁，最大限度地减少对原有土地生态环境的影响。在满足环境、职业健康与安全及文明施工技术要求的前提下，尽可能减少废弃地和死角。施工现场道路按照永久道路和临时道路相结合的原则布置。施工现场内形成环形通路，减少道路占用土地。
7结语
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。
我国的在制冷空调行业起步较晚，但是经过了几十年的发展，虽然还存在一些不完善的方面，但是总体来说已经取得了一定的成绩。但是与发达国家先进的制冷空调相比较，我国的制冷空调在节能技术方面存在很大不足，大多是采用的国外先进技术，并没有自己的研发成果。瑕不掩瑜，我国的制冷企业已经充分注意到制冷空调节能技术的重要性，特别是近年来大力推动了新技术、新工艺的研发工作，目前已经具备了一定程度的研发能力，与西方发达国家在制冷空调节能技术之间的差距正在不断缩小。
2制冷空调技能技术
制冷空调节能技术主要的目的就是要实现合理用能，并且降低电力高峰期的符合，现阶段主要的制冷空调节能技术主要有七种，分别是：蓄冷技术、燃气技术、太阳能技术、热电冷联产技术、热泵技术、热声制冷技术以及人工智能技术。
2.1蓄冷技术
现阶段空调用电量已经占据了人们生活总耗电量中的70%左右，并且由于电力紧张以及能源紧缺现状的不断加剧，促进了制冷空调新技术的研发。蓄冷技术是在这种条件下被研发出来的，该技术就是使空调在非高峰期用电来保持最佳节能状态，此时空调系统的冷负荷由所需的潜热的形式释放冷量来满足，也就是通常所说的，空调系统冷负荷使用融冰释放的冷量来满足，蓄冷设备也就是储存冰的容器，这样的空调不仅可以提高本身的经济效率，还能够增强系统稳定性。按照我国每年新增3亿m2的商用建筑，如果均使用蓄冷空调系统，每年可为国家节电40亿元，节煤330万吨。
2.2燃气制冷技术
燃气空调的使用，不仅可以降低空调使用对于电网的负荷，也可以提高能源的一次利用率，对于减少污染，平衡冬夏季燃气用量具有非常重要的意义。经过相关部门的测算，如果燃气制冷量1×107万RT，消耗天然气约6×108m3，这些制冷量就相当于少发电3.5×107KW，这种技术不仅提高了电力设备的运转利用率，还能够节约发电设备的投资。随着我国城市燃气管网的逐步完善，燃气空调必然得到快速的发展和应用，此外国家也推出了一系列的政策支持燃气空调的发展，其对于提高能源利用率、缓解夏冬季用电高峰、提高能源供应安全具有非常重要的意义。
2.3太阳能制冷技术
目前太阳能空调主要有两条技术路线，分别是通过光热转换，以热能制冷，另一种是以光电转换，利用电力制冷，而现阶段应用较多的就是热能制冷。作为一种可再生的资源，太阳能的应用对于缓解能源供需矛盾、控制环境污染具有非常明显的效果。但是太阳能光伏/光热发电再制冷的技术在制冷空调中的应用并未取得显著地效果，一个原因是成本过高，另一个就是能源利用率较低。而利用太阳能进行光热直接驱动的空调虽然性能系数赶不上传统的机械式空调，但是由于其成本较低，并且具有较高的能源利用率，因此其是目前应用最为广泛的一种太阳能制冷空调。虽然太阳能具有可再生的特性，但是由于其能量供应具有随机性而且能源密度也较低，给其大规模扩展应用带来了一定的阻力。现阶段的太阳能制冷技术的应用首先就要解决其可靠性、稳定性，并且相应的提高系统性能系数以及效率。最后，也可以将太阳能制冷技术与其他能源技术结合，形成一个多能源系统，充分利用废热、废气以及其他能源。
2.4热泵技术
热泵技术主要有两种，分别是水源热泵技术和土壤源热泵技术。热泵技术具有性能可靠、无污染、高效节能的优点，可以在夏季制冷、冬季制热，并提供一定数量的生活热水，此外配套的热泵系统还具有结构简单、可靠性高、节能效果好的优点。鉴于其明显的节能降耗优势，其已经在国外得到了广泛的应用，并且在我国也有了很多的应用实例，通过对比，我们总结出：虽然热泵技术的初期投入与中央空调基本持平，但是其投入运行后的使用费用远远低于传统的中央空调。据相关部门估算，我国地级以上城市每年浅层地热能可利用资源量相当于3.56亿吨标准煤，扣除消耗电量，可节约相当于2.48亿吨标准煤。
2.5热电冷联产技术
作为一种综合利用能源的系统，热电冷联产技术不仅增加了热电联产中的夏季热负荷，提高了汽轮机组的负荷率，实现了机组效率的提升，还能够提高低品位热能的利用率。燃气轮机发电是以天然气为动力源，并且将废热直接排放到吸收式冷热水机组，长生了用于制冷的冷冻水，并且将热量应用在除湿型空调上面，这样就可以大幅度增加热电冷联产的综合效率。该技术的节能效果非常显著，至少在10%以上，因此我国近年来也开展了该技术的应用，例如上海的黄浦区中心医院以及浦东国际机场都采用了燃气轮机热电冷联产系统，具有非常明显的节能效果。
2.6热声制冷技术
作为一种新发展起来的制冷技术，热声制冷技术与传统的蒸汽压缩式制冷技术相比，取消了对于环境具有破坏作用的制冷剂，直接使用惰性气体或者惰性气体的混合物作为制冷剂，减少了对于温室效应的危害以及臭氧层的破坏。而且热声制冷技术具有结构简单可靠、无需特殊材质，在制造成本具有非常大的优势，而且它减少了活塞、剂的使用，在维护成本上同样具有非常明显的优势。此外，热声制冷技术几乎没有现阶段制冷系统的缺点，因此其可以成为未来制冷空调节能技术的主要发展方向。
2.7人工智能技术
随着科学技术的不断发展，人工智能技术已经广泛应用在了人工工作和生活中的各个方面，人工智能技术主要应用在智能控制、负荷预测以及故障检测和诊断等方面。但是由于人工智能技术在制冷空调中的应用仍处于初期阶段，仍存在很多的不足，所以我们应将传统的方针系统与人工智能制冷技能技术相结合，通过计算机技术的广泛应用，实现空调制冷效率的最大提升，并且实现最大化的节能效果。
3结束语
一、调控教学目标
教学目标是教学系统的核心要素。每一节课，每一个教学层次（单元），教师都应该有明确、具体的教学目标。
1．确定教学目标。教师应明确一堂课传授什么知识，学生应掌握什么内容，达到何种程度。要求过高会挫伤学生学习的积极性；要求太低会阻滞学生智力的发展。所以，要把教学目标控制在学生的最近发展区，以促进学生思维的发展。例如：“百以内的加、减法口算”这部分内容，第一节课的教学目标可确定为让学生学会两位数加、减一位数（不进位、退位）的计算方法，掌握相同数位上的数相加、减的算理，并引导学生类推出三位数加、减一位数的方法，培养学生开拓知识的能力。
2．调控教学内容。教学内容是一个完整、有序、发展的体系。每一层次的教学内容都必须围绕教学目标的实现来安排，排斥与目标无关的内容。教学中，教学内容总是经过分解而分散在各课时中进行传授的，教师应在全面统筹的基础上，合理安排每节课的教学内容。所以，课堂教学必须交给学生一个科学合理的知识结构，让学生掌握规律，得到终生受益的本领。把握了教学内容主要的、本质的东西，每堂课的教学目标也就能做到集中、具体、确切，把有限的40分钟用到完成核心的教学任务上。
3．调控教学过程。教学过程是教师与学生间的信息流通过程，是以实现教学目标为目的的教学信息控制过程。它归根结底是学生的认识发展过程，教师要及时了解学生学习活动的情况，应注意效果的检测，收集信息反馈，及时处理反馈信息，及时发出控制信息，以便发现问题及时调整教学措施，务求教学目标的全部实现。教学过程的调控最终要体现在学生学习过程的自我调控上。教师必须对来自学生的反馈信息反应敏锐、判断准确、评价及时。
二、调控教学时间
一节课的内容，应在40分钟内完成。教师要根据课的类型，学生生理、心理特点，适时调整教学过程，合理分配教学时间。整个学期的教学目标，应在九年义务教育教学大纲规定的时间内实现，决不能靠“加班加点”来实现。因此，要不断改进教学方法，提高40分钟的教学效率。在教学单位时间内，学生能够学习的知识量，各个年级是不同的，即使是同一年级在不同时期或不同班级也不尽相同。例如，一年级新生，认识“10以内的数”时，一般一节课控制在1—2个数为好。第二学期认识“百以内的数”时，能在一、二节课中完成。而到了二年级认识“万以内的数”，学生可利用已有知识来学习，只须揭示读、写数的规律即可。显然，知识量是逐步增加的。教学时间的控制，主要是防止时间过紧或过松。控制的方法是在安排教学时准确估计所用时间，略微留有余地。
三、调控学生的练习作业质量练习作业是教学的重要环节，客观存在不仅有助于学生巩固和应用基础知识，而且有助于学生智力的发展和能力的提高。
练习作业不能以量取胜，而应以质取胜，所以调控学生的练习作业时，应注意：
1．质的控制：练习作业须有针对性、启迪性，使每一道习题都能练有所得。这就要注意习题的难度，既不能太难，也不能太易，还可以根据不同层次的学生，设计不同层次的练习。练习作业的布置，教师要精心设计。练习作业设计一定要目的性强，要围绕教学目标，有助于巩固基础，突出重点，突破难点，发展学生的思维能力。在开始时可以做一些低难度的练习，使不同程度的学生都能掌握基本的知识和技能，中间应以基本题为主，最后可以在练习中孕伏渗透后面将要出现的知识内容，以降低后续学习的坡度，使学生对知识的消化循序渐进，层层加深，促进学生智力的发展。
2．量的控制：应以少胜多，切忌搞题海战术。课外作业应严格控制在教学计划规定的时间内，要真正做到减轻学生的过重课业负担。否则会造成学生怕学、厌学，影响完成作业的质量效果。
四、调控学生的学习过程
1概述
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。
[5]钱以明，高层建筑空调与节能，同济大学出版社，1990年2月第一版。
