《工程热力学》教学中的节能环保教育

董韶峰，董少龙，彭惠兰

(1．华北水利水电学院环境与市政工程学院，河南郑州450011;2．郑州市中原区郑上路小学，河南郑州450007;3．广州航海高等专科学校，广东广州510725)

《工程热力学》教学中的节能环保教育

董韶峰1，董少龙2，彭惠兰3

(1．华北水利水电学院环境与市政工程学院，河南郑州450011;2．郑州市中原区郑上路小学，河南郑州450007;3．广州航海高等专科学校，广东广州510725)

在《工程热力学》教学中，教师应结合生活和生产实践，从空调节能、低碳理念角度揭示节能的潜力和必要性。在课堂上渗透节能环保教育，不但提高了课堂教学的趣味性，而且强化了学生的节能环保意识。

《工程热力学》;节能环保;教育

《工程热力学》作为物理学的一个分支，是高等学校热能动力、制冷低温和暖通空调等理工专业的一门基础课程，也是专业主干课程。目前全人类所面临的能源危机、气候异常等亟待解决的问题，归根结底都属于能量的利用和转化范畴，能量利用和转化与节能环保息息相关。《工程热力学》关于能量利用和转化中的能量守恒和能质贬值理论，对于当今所提倡的“低碳生活”、“低碳经济”不但具有指导作用，更具有评判作用。笔者拟通过以下四个方面来探讨教学中的节能环保教育问题。

一、空调节能

空调与日常生活息息相关，同时大学生也有学以致用的迫切愿望。在教学中结合空调节能来授课，一方面增加了理论知识的趣味性，另一方面也增强了学生学习的能动性。

制冷循环的理论对空调节能的实践有重要的指导意义。例如，制冷循环的制冷系数等于制冷量除以理论耗电量，逆卡诺循环的制冷系数等于冷源热力学温度除以冷热源温差［1］(P81)。在理想情况下，夏季空调热源温度就是室外大气温度，冷源温度就是室内设定温度。室内设定温度越低，室外空气温度越高，制冷系数就越小。也就是说，实现同样的制冷量，室内设置温度越低，理论耗电量就会越大。室外温度虽然随时变化，不能人为控制，但我们可以提高室内温度来省电节能。据测算，中央空调供冷时室内温度每提高1℃可节能约10%［2］(P888)。在日本，曾有人想通过设计大方得体、凉快的男士办公室服饰来设定更高的夏季室内空调温度，从而达到节能的目的。2007年，国务院办公厅下发《关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》，规定:“包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外，夏季室内空调温度设置不得低于26℃，冬季室内空调温度设置不得高于20℃。”

为了节能减排，依据行业相关标准，设计人员要选用高能效比的设备;淘汰对臭氧层破坏强和温室效应严重的制冷剂，研发和使用环境友好型制冷剂;提倡变频空调、非电空调的使用。对于中央空调，要通过节能设计、严管施工和优化运行达到节能目的。

二、节能措施

在教学中，教师可适时引入提高能量利用率的措施:回热、再热、热电联产和热电冷联产等。回热就是利用拟排放到环境中的热量预热下一轮循环的工质，一方面可以提高循环的效率;另一方面，在减少废热排放的同时也降低了排气温度，减轻了对环境的热污染。再热是把做功能力较低的工质继续加热使其做功能力提高，然后让其继续膨胀做功，再热措施既提高了循环效率，也减少了温室气体的排放，在发电厂蒸汽动力循环中广泛采用。热电联产是为了充分利用乏汽的能量。由于乏汽温度低，既没有利用价值又对环境造成热污染。于是，我们让蒸汽少做一些功(少发一点电)，在较高温度(125℃或者其他工艺需要的温度)排出汽轮机，进入下一个用能设备(采暖、干燥、化工等)加以利用。目前，部分学者还提出了热电冷联产的思路，即相对低品位的热量用于空调、采暖或其他工艺，相对高品质的能量用于发电。这些节能措施实现了大材大用，小材小用，力求能量利用率达到100%。

在教学中，教师把这些节能措施进行系统的归纳总结，使学生体会到“能尽其用”在工程实践中的重要意义。

三、节能方向

以空调为例，按照输入能量不同可分为两大类，第一类是耗电空调(消耗电能)，第二类是非电空调(不消耗电能，消耗热能)。从前述能量利用流程上看，非电空调在节约能源方面明显优于耗电空调。但是，几乎家家户户都会选购小型分体式耗电空调，究其原因，就在于耗电空调体积小、安装使用移机方便、产品系列化和市场化程度高、价格优惠。我国每年夏季6～8月份电力出现供不应求的现象，就是因为夏季空调耗电在用电总量中占很大比例。非电空调是解决这一问题的出路之一，但由于初投资高、设备庞大、安装场合有特定要求、配套设备繁多、设计和控制复杂、需要专业人员操作等，目前主要应用在公共建筑中。节能减排对空调发展提出的新要求，就是要集中使用低品位能量，并且要求向体积小型化、产品系列化和市场化、使用可靠化迈进。

总之，节能措施的发展方向为:在通过技术创新和优化管理提高常规能源利用效率的同时，积极探索开发利用太阳能、地热能、风能等绿色能源以替代日渐衰竭的常规矿物燃料，这些措施的实施将降低温室气体的排放。

四、结语

大学生是未来社会实践的参与者和决策者，在课堂教学中渗透节能环保教育，可以强化他们的节能环保意识，促使他们科学用能，在实践中不断创新，在提高能源利用率的同时推广绿色能源，开发利用新能源，找到节约能源与保护环境的最优方法。

［1］廉乐明．工程热力学(第五版)［M］．北京:中国建筑工业出版社，2004．

［2］陆耀庆．实用供热空调设计手册(第二版)［M］．北京:中国建筑工业出版社，2008．

Energy Conservation and Environment Protection Education in Engineering Thermodynamic Teaching

DONG Shao-feng1，DONG Shao-long2，PENG Hui-lan3
(1．Environmental Engineering Department，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 50011，China;2．Zhengshang Road Primary School，Zhengzhou 450007，China;3．Guangzhou Maritime College，Guangzhou 510725，China)

During teaching practice of Engineering Thermodynamic，the potential and necessity of energy conservation are revealed from the viewpoints of energy conservation in air－conditioning and low－carbon notion by combining it with life and production practice．The energy conservation and environment protection education are launched through the introduction of energy saving method and energy saving trend．All these can not only make the class teaching more interesting but also intensify the notion of energy conservation and environment protection．

Engineering thermodynamics;Energy conversation and environment protection;Education

G642．0

A

1008—4444(2011)04—0174—02

2011－05－12

董韶峰(1977—)，女，河南登封人，华北水利水电学院环境与市政工程学院讲师，在读博士研究生。

(责任编辑:王菊芹)