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篇（1）

在地理教學中的作用

結構化思維是以事物的結構為思維對象，以事物結構的構建為思維過程，通過演繹與歸納、分析與綜合等方法，構建整體與個體的排列及相互之間關系的思維方式。結構的構建，可以從多個相對松散的個體要素出發，尋找要素之間的內在聯系，通過要素某些共性特征，依據一定的準則進行分類、組合；結構的構建，也可以將認知對象作為一個整體，通過某種分類的準則和策略對認識對象進行層層的分解，拆解出相對獨立的分支。結構化思維是對知識整體結構的構建，有利于把握學科本質和學科思想。結構化思維注重結構的橫向分類明確、縱向層次分明、整體結構嚴謹。

結構化思維的圖式表述方式，是學習者將認知的思維過程通過簡潔的關鍵詞和關系連接，以圖式的方式進行可視化表征，將學習者隱性的思維過程顯性化，讓學習者內在的思維過程可視化。傳統的表述對認知對象的理解過程常單純地依靠文字，因此其表述只能是線性的表達，冗余的文字增加了認知負載，線性的描述則難以直觀地呈現認知的層次、結構；結構化思維是以圖式的方式表達事物的結構，學習者可以清晰、簡明地展示自身的內在思維，在可視化的思維表述過程中進行內在思維的比對、糾正，從而促進師生、生生的思維交互以及知識與思想的交流、傳播。

二、結構化思維在地理

知識整體構建的過程與途徑

一是基于哲學觀念，把握認知對象的本質或認識方法，通過宏觀的準則、策略對認知對象的結構進行拆解。

紛繁復雜的地理事物、現象有其各自發生、發展的過程。辯證唯物主義認為，世界的本質是物質，運動是物質存在的形式，是物質固有的屬性。自然界中眾多的事物、現象，反映的是物質的運動，有著共同的屬性特征。以“自然界的水循環”為例，可運用哲學的發展觀，從內因和外因兩個方面來認識水循環的動力條件；運用哲學的聯系觀，從直接和間接兩個方面理解水循環的地理意義。

課程標準要求“運用示意圖，說出水循環的過程和主要環節，說明水循環的地理意義”，為達成課標的要求，教材首先呈現“相互聯系的水體”這一內容，介紹水圈的構成及其特點，即介紹物質的特點，這是學生學習水循環的基礎；“水循環的地理意義”強調的是由于水體運動特征而產生的意義。因此，對“自然界的水循環”一節內容的結構可宏觀地拆解為“物質”和“運動”兩個組成部分，轉換成問題則是：“是什么物質”“物質怎樣運動”“運動產生什么影響”。

二是基于學科思想方法，建立邏輯主線，初步形成認知的框架體系。

空間觀念是地理學的獨特思想，空間屬性包含了空間位置、空間分布、空間運動、空間聯系、空間演變等。“自然界的水循環”一節中，“相互聯系的水體”介紹水圈水體的構成和各水體相互轉化的關系，其中水圈的各種水體的理化性質的差異與其所處的空間分布有著極大的關聯。

“水循環的過程”則揭示水體空間分布的差異引起了水體空間的變化和運動，進而形成的動態循環系統，按其發生的空間領域可分為海上內循環、陸地內循環、海陸間循環；“水循環的意義”的產生著眼于水體的空間變化，通過水體的介質作用實現物質與能量的空間轉移、變化，從而形成空間的聯系。根據上述認知的宏觀策略和邏輯主線，建立本節的邏輯路線，如圖1所示。

基于地理學科的空間思想，以地理空間視角認識物質在空間的分布特征、物質運動在空間的演化、運動導致物質與能量空間的轉移與變化。這樣的認識策略和思維方法，是一種普適性的構建，無論是對于自然地理的大氣運動、巖石圈的物質運動等，還是對于人文地理的資源的跨區域調配、人口的遷移等地理現象的認知與解讀都有著思維方法上的指導意義。

三是運用地理方法，進一步揭示要素之間的關系，形成遞階的層次分析。

篇（2）

中圖分類號：TV211文獻標識碼：A文章編號：1672-1683（2013）01-0044-06

1研究背景

變化環境是指由人類活動和自然過程相互交織的系統驅動所引起的一系列陸地、大氣與水循環的變化[1]。隨著人類活動和氣候變化，人工因素對自然水循環系統的干擾愈來愈烈，特別是高強度的水資源開發利用，如人類的取水、用水、耗水、排水、調水等行為，對整個水循環過程產生了巨大的影響[2]。

經過幾十年的發展和研究，學者們對于流域水文循環的研究越來越深入和細致，特別是從20世紀90年代開始涌現的分布式流域水文模型，如MIKE-SHE模型[3]、VIC模型等[4]，使得研究者可使其與氣候模型（GCM“全球氣候模式”）結合，開展氣候條件變化下的流域水循環研究[5-6]。但是，這類研究重心放在氣候變化對于水循環的影響研究方面，而在重點考慮人類活動影響條件下，特別是高強度水資源開發利用條件下的流域水循環研究方面，仍存在著諸多不足和問題。

（1）取用水總量與耗水總量關系不清楚。取用水總量易于觀測和計量，方便管理，但無法反應水的資源消耗本質；而耗水總量能體現水資源的真正資源消耗量，但難以核算和管理。取用水總量與耗水總量關系密切，但缺乏成熟明確的量化表達式，僅憑經驗來估算耗排水量，不夠科學合理。同時，耗水總量管理方法在管理中缺失，致使取用水管理與耗水管理不相協調，取水許可方法受到限制。

（2）地表、地下用水總量與耗水總量關系不清楚。水循環過程中，地表水和地下水轉化頻繁，地表水與地下水之間的轉化關系還未能清晰定量化。如水管理實踐中往往將從河道或湖泊附近的取水井抽取的水量歸為地下水統計，而實際中水是從河道滲透來的河水，其水源的歸類還存在爭議。因而地表地下用水總量與耗水總量的關系難以確定。同時，地下水資源的調控中，僅僅從人工地下水取用量的角度研究，人工取用地下水與地下水位的聯系尚無考慮，且潛水和承壓水也未能區分，由此更加難以確定其耗水關系。

（3）當地水、外調水用水總量與耗水總量關系不清楚。外調水與當地水往往通過共同的取用水設施向用水戶供水，在沒有明晰當地用水與耗水之間的關系之前，難以確定當地水、外調水用水總量與耗水總量之間的定量關系和轉化規律，給總量控制的管理帶來不便。

（4）地表水與地下水、當地水與外調水之間循環轉化關系不清楚。外調水在輸送及使用的過程中都可能與當地地表、地下水產生水量轉化，同時當地地表水和地下水之間也在不斷的轉化。對于上述轉化過程，其轉化的具體路徑、時空分布、變化特征都很難進行定量的描述，各種水源之間的循環轉化關系不清楚。

（5）水循環過程中的供-用-耗-排-補-轉化關系不清楚。以往常用“供-用-耗-排”來描述供用水的循環轉化過程，這種提法主要是從地表水系統出發總結出來的；如果從整個水資源系統來看該提法則不夠全面，應該修改為“供-用-耗-排-補-轉化”，考慮水的回補與轉化過程才更能夠反映供用水之后整個水資源系統的變化過程，或者說水循環的變化過程。目前還很難給出水循環過程中供-用-耗-排-補-轉化之間的定量關系。

（6）水資源高效利用條件下水的供-用-耗-排-補-轉化關系變化。在水資源高效利用條件下，采用節水措施或者節水工藝，取水量減小，輸水過程、用水過程也隨之發生變化，則必然引起水資源的耗、排、補及轉化過程發生改變，但目前還很難對這一過程展開有效的定量化研究。

本文將以“自然-人工”復合作用下的流域水循環機理和模型為基礎，對水資源開發利用條件下的流域水循環過程展開研究，提出一種基于水資源配置的流域水循環研究方法，并以黃河流域為例進行實踐應用。

2流域水循環研究的科學方法

篇（3）

[中圖分類號]G623[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3712（2013）17-0022-02

[作者簡介]麻妍（1984―），女，上海人，本科，上海市青浦區實驗中學教師，中學二級。

在新課程體系下，教師既要面向全體學生，也要注重學生之間的個體差異，認清學生的原有基礎。學生已有的知識經驗是實現有效教學的基礎，對學生已有基礎的分析是把握教學起點的主要依據。美國著名心理學家奧蘇貝爾曾說過：“影響學習的最重要因素是學生已經知道了什么。我們應根據學生的原有知識狀況進行教學。”[1]這表明教師了解學生學習現狀，把握教學起點，是實施有效教學的前提。

《自然界里的水循環》是一節用概念和科學術語來解釋實際問題的理論探究課，通過學習，學生經歷了從抽象到具體的思維過程。課例組教師圍繞“如何分析學生基礎，實施有效教學”的主題對這節課展開觀課研究。

一、拋開學生認知基礎，為完成工作單而上課

《自然界里的水循環》一課的教學重點和難點在描述自然界中的水循環和設計模擬自然界中雨的形成這兩個實驗環節。這堂課上，執教教師做了如下指導來突破重難點：

（教師引入課題后，進入模擬雨水形成的實驗環節）

師：接下來我們做一個“模擬自然界中雨水形成”的實驗。請大家觀察后完成學習單1。（學習單1是簡單的填空練習）

師：你看到什么現象？

（教師請2位有不同意見的學生把學習單1的答案朗讀一遍，并肯定了第1位學生的答案）

師：我們根據這個模擬實驗，完成學習單2。

（學生按照教師的要求以小組討論的形式完成學習單2上的填空練習）

師：為什么往上跑的水蒸氣又變成小水珠呢？我們繼續討論完成學習單3和4。

（該練習還是以填空的方式來完成）

生1：因為氣溫會隨著高度的增加而下降，所以當熱空氣上升至一定高度時，便會冷卻，使空氣中的水蒸氣冷卻成小水珠。

師：有不同意見嗎？

生2：因為氣溫會隨著高度的增加而上升，所以當熱空氣上升至一定高度時，便會冷卻，使空氣中的水蒸氣液化成小水珠。

（還有一些學生在下面保持沉默并顯出茫然的表情）

聽完這堂課，課例組的教師感覺學生整節課都在圍繞著學習單忙碌，似乎執教教師在課堂中的指導任務就是為了讓學生填寫好這份練習。可是使用學習單產生的效果并不顯著，學生對水循環中某些環節的理解（如水蒸氣變成小水珠過程）還是一知半解。描述自然界中的水循環是這節課的教學重點，而用水的三態變化來解釋這個過程是教學關鍵。六年級的學生雖然在此之前已經學習了水的三態變化知識，但是他們對這部分內容，尤其是液化、凝華、升華等抽象概念還是第一次接觸，生活中有關的事例也不多見，所以只通過一節課的初步學習，學生仍然感到陌生。教材設計中又將三態變化的6個概念放在一起教授，學生更容易對概念產生混淆。

因此，教師在做教學指導時，需要做學情分析，了解學生的學習起點和學習障礙，不能用學習單一味代替。學習單的設計也要考慮能否給學生帶來思維訓練，反映出學生的實際掌握情況。

二、在認知基礎上提升學生的知識遷移能力

在觀課老師的建議下，執教教師做了如下修改：

（教師引入課題后，首先進入水循環示意圖的描述環節并復習水的三態變化，然后進入模擬雨水生成實驗）

師：實驗中為什么要用到熱水？

生：因為熱水會冒出水蒸氣。

師：為什么要在皿表面上放上冰塊？

生：為了讓水蒸氣液化成水珠。

師：所以液化的條件是？

生：遇冷。

（接著，教師又補充了“模擬雨的形成實驗”動畫演示，并對該活動進行歸納和總結）

根據師生交流的結果，課例組的老師感覺這一節課上學生對水循環過程有了較為深入的理解和認識。從后測來看，基礎知識題的解答準確率達到80%以上，但令老師們意想不到的是，后測中的分析題“荒島上魯濱孫如何獲取淡水資源”，全錯率竟高達45.9%，大家針對這節課再次交流和討論。后測中的這道思考題是考查學生是否達成學以致用目標的能力分析題。雨水和淡水生成的原理一致，但環境不同。如果缺乏引導，學生很難從表象中找出它們的本質。教師在課堂中需要搭建一座橋梁，利用學生已有的知識基礎去“同化”一些新問題，增強學生遷移知識的能力。

三、教學反思

（一）找準學生現有的認知基礎是教師課堂指導的前提

教師做教學指導，必須要關注本節課的教學重難點。要突破重難點，必須根據學生的年齡特點來考慮他們現有的認知基礎和教學目標之間的差距，以此來確定教學過程中學生可能遇到的困難以及需要鋪設的臺階和采取的教學策略。就本節課而言，教學對象是剛入初中的六年級學生，他們正處于感性認識到理性認識的轉變階段，根據已有的生活經驗，他們能夠對自然界中水呈現的形式產生感官上的認識，但對水循環的理性理解不夠。所以，教師在課堂指導中必須圍繞水循環變化的本質問題開展由淺入深的教學活動，通過臺階鋪設，使他們對水循環現象不僅知其然，更知其所以然。

（二）在學生認知基礎上強化知識遷移能力是教師課堂指導的升華

遷移是學生根據已有的認知基礎，通過知識之間的內在聯系，找到連接點進行知識的轉化。[2]根據遷移規律，學生掌握基礎知識和基本技能的牢固程度是實現遷移的重要因素之一，先前的學習越扎實就越容易產生遷移。在本節課中，學生通過40分鐘的學習，基本掌握了水循環的理論知識。可是，怎樣把這些理論應用于生活，解釋魯濱孫獲取淡水資源的原理，還需要教師搭建橋梁，引導學生把課本知識和實際問題聯系起來，從而使知識實現從“故”到“新”的縱向遷移，達到學以致用的目的。

篇（4）

中圖分類號：TB494 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0368-01

隨著現代化科學技術的快速發展，變頻技術被廣泛的應用在中央空調系統中，成為中央空調系統節能降損的重要措施。變頻技術在中央空調系統中的應用，不僅可以有效降低中央空調系統噪聲，還可以提高房間溫度和濕度的舒適程度，同時對于延長中央空調系統的使用壽命、降低系統對電網負荷的直接沖擊、降低系統能耗以及提高中央空調系統的自動化水平都有著非常重要的現實意義。

一、變頻技術和中央空調系統概述

1、變頻技術

變頻器是將系統工頻進行轉換，整個過程由控制電路完成，促使不同系統電機的變速運轉，在整流電路中，交流電轉變為直流電，直流電經過濾波電路之后，輸出的直流電更加穩定平滑，最后直流電再經過逆變電路轉變為不同頻率的交流電。變頻技術通過逐漸提高系統電機的輸入頻率，從而逐漸提高電機的工作電流，降低系統的設備損耗，減少系統電機的立即啟動直接沖擊電網，系統利用變頻器可以對系統設備實現無級調速，從而減少系統的能源損耗。

2、中央空調系統

中央空調系統是由冷卻風機、外部熱交換系統、冷卻水塔以及冷凍機組等部分組成[1]。冷卻風機包括冷卻塔風機和室內風機，冷卻塔風機用來降低系統的水溫，加快室內的熱交換，室內風機主要用來將中央空調系統冷凍機組中的冷風吹入室內空氣中；外部熱交換系統由冷卻水循環系統和冷凍水循環系統組成，冷卻水循環系統又由冷卻塔、冷卻水管道以及冷卻泵組成；冷卻水塔主要用來為中央空調系統的冷凍機組輸送冷卻水；冷凍機組是整個中央空調系統的制冷源，循環水在空調系統的冷凍機組中進行熱交換，經過降溫之后成為冷凍水。

中央空調系統中的壓縮機將制冷劑進行壓縮，冷凍機組將壓縮后的液態制冷劑輸送到蒸發機中，使冷凍水和制冷劑進行熱交換，中央空調系統中的冷凍水泵將制冷的冷凍水輸送到各個風機的冷卻盤管中，冷凍水由風機吹送到室內環境中，從而達到改善空氣質量，降溫的目的。在中央空調系統的冷凝器中，制冷劑在蒸發過程中釋放大量的熱量，冷卻循環水和制冷劑之間發生熱交換，冷卻水泵將冷卻水輸送到散熱水塔上，最終由冷卻塔風機將冷卻水進行冷卻噴淋，和外界空氣進行熱交換，將冷卻水的熱量散發到空氣中。中央空調系統本質上是一個循環的能量轉換和熱交換過程，冷卻水和冷凍水循環系統是中央空調系統能量傳遞的重要部位。

二、變頻技術在中央空調系統中的應用

在中央空調系統中應用變頻技術，可以利用兩個水循環系統來進行熱交換，中央空調循環水系統進水和回水的溫度差就是熱交換需要傳遞的熱量，變頻器可以根據系統進水和回水之間的溫度差合理控制循環水的流向和流速，從而間接控制中央空調系統熱交換速度。

1、冷凍水循環系統控制

中央空調系統中冷凍機組中出來的冷凍水溫度相對來說是比較穩定的，因此變頻技術在中央空調系統中應用，通過冷凍機組的回水溫度就可以代表室內的環境溫度，因此中央空調變頻調速系統中的冷凍泵可以根據回水溫度進行調節和控制。回水溫度越高，代表室內環境溫度越高，這時可以適當提高中央空調變頻調速系統冷凍泵的轉速，提高循環冷凍水的流轉速度；相反，回水溫度越低，代表室內環境溫度越低[2]，這時要適當降低冷凍泵的轉速，減緩循環冷凍水的流速，可以有效地節約能源。總而言之，中央空調變頻調速系統可以根據回水的溫度，調節冷凍水循環系統的運行狀態，通過調速變頻的方式，實現中央空調系統回水的溫度控制。

2、冷卻水循環系統的控制

中央空調系統中冷卻塔中水的溫度會隨著外界環境溫度的變化而變化，因此冷卻水塔單側的水溫難以準確反映冷卻水循環系統產生多少的熱量。對于系統的冷凝器，主要根據回水和進水之間的溫度差來調節和控制，中央空調系統回水和進水之間保持恒定的溫度差控制[3]，有助于中央空調系統的節能降損。如果回水和進水之間的溫差比較大，這說明中央空調系統冷凍機組釋放的熱量比較多，這時應該適當提高冷凝器和蒸發器的轉動速度，加快冷卻水的循環速度；反之，要減緩冷卻水循環速度，降低中央空調的電能損耗。

3、中央空調主機變頻控制

中央空調系統的制冷源和制熱源都是空調的主機，同時主機也是中央空調系統最關鍵的部分，由于在不同季節中，建筑物對于室內環境的冷熱溫度不同，因此中央空調系統的主機要根據空調系統負荷的變化而隨時進行調整和變化，變頻技術在中央空調系統中的應用，通過變頻調速來控制中央空調主機，從而使建筑物室內所需要的冷熱量和主機的制冷制熱量相一致。中央空調主機變頻有兩種類型：直流變頻和交流變頻，其中直流變頻應用的比較廣泛。中央空調直流變頻器是將工頻的交流電轉化為直流電，輸送到無逆變環境和公功率模塊，經過微控制器，根據設定溫度和檢測的室內溫度之間的差值，產生運轉頻率信號，將信號傳遞給直流電動機，從而控制制熱量或者制冷量。

4、中央空調末端送風變頻控制

清潔空氣在中央空調系統熱交換器和末端進行充分接觸之后，最后經過風機被輸送到室內，從而調節室內溫度和濕度。在中央空調系統多采用自來水作為輸送介質，保持水溫不便，通過改變輸送風量的大小來調節室內的制冷量或者制熱量，而通過調整中央空調系統的風機來哦控制送風量，采用變頻器實現對風機的無級變速控制，在改變頻率時，中央空調系統輸入端電壓也會發生變化，不僅可以有效減少中央空調系統的噪音，還可以節約大量的電能，降低運行成本，為人們提供一個健康、舒適的環境。

結束語

變頻技術在中央空調系統中的應用，實現了系統根據設定溫度自動調節電機、水泵轉速，控制循環水系統的水溫，從而調節室內溫度，最大程度的使中央空調系統節水、節點，保障中央空調系統處于恒溫控制狀態，延長系統的使用壽命。

參考文獻

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從整體角度來講，環境工程污水處理中存在的問題主要包含以下幾種。

（一）各類設備問題

環境工程污水處理工作的處理效果主要是通過各類污水處理設備產生的。由于我國的環境工程污水處理工作的開展時間較晚，因此我國與發達國家之間在設備配置、設備研發等方面存在著一定的差距。除此之外，受到經費、管理觀念等因素的影響，我國部分環境工程污水處理模式中應用的設備較為陳舊，某些污水處理廠甚至存在污水處理設備超出使用年限的問題。從處理質量的角度來講，污水處理設備問題的存在會直接降低污水的處理質量；從安全的角度來講，使用接近或超出使用壽命的污水處理設備很可能會產生各類安全事故，威脅工作人員的人身安全及財產安全。

（二）污水處理工藝問題

污水處理工藝是環境工程污水處理工作的主要影響因素。目前我國各大污水處理廠存在著不同程度的污水處理工藝問題。工藝問題間接降低了污水廠的污水處理效率。

處理效率問題

與以往相比，我國城市的生活污水、工業污水等發生了顯著增加。在這種情況下，部分環境工程污水處理模式并未隨之發生變化，因此其處理效率無法滿足變化的污水處理需求。為了解決水資源短缺問題，我國的后續環境工程污水處理工作需要在保證污水處理質量的基礎上，逐漸提升污水處理效率，促進城市居民生活用水、工業生產用水等環節形成良性循環。

二、環境工程污水處理的重要性

從本質角度來講，環境工程污水處理的重要性主要體現在以下幾方面。

（一）生態系統水循環方面

當環境工程污水處理效率與污水生產速度之間存在較大差距時，污水向自然環境中的排放會對生態系統的水循環產生不良影響。自然水體本身具備一定的凈化功能，但該功能的發揮建立在凈化閾值的基礎上。當自然水循環中的污水含量達到一定程度時，自然水體無法繼續產生凈化效果，其內部的各種水生生物開始面臨生存威脅。污染嚴重時，可能會引發水生生物多樣性下降問題。因此，加強環境工程污水處理具有一定的現實意義。

（二）城市居民日常生活方面

水資源與城市居民的日常生活息息相關。從本質角度來講，環境工程污水處理是城市居民生活污水循環的重要保障。當污水處理系統存在問題時，城市居民可能會面臨用水短缺的窘境。因此，除了需要強化我國居民的節約用水理念之外，還應該通過提升城市環境污水處理工程建設質量的方式，保證城市居民的正常生活。

三、環境工程污水處理的幾點思考

為了提高污水處理質量，提升水資源利用率，環境工程污水處理工作需要加強對以下幾種優化措施的應用。

（一）環境工程污水處理綜合性優化策略

目前我國環境工程污水處理工作中存在的問題相對較多。因此，應用綜合性優化策略具有一定的必要性。以某環境工程污水處理工作為例，氮元素與磷元素是該地區產生生活污水（如含磷洗衣粉等）及工業污水的主要產生元素。但該工程的建設特點并不符合實際的污水類型需求，進而影響實際的污水處理效率與質量。對此，城市環境污水處理工程的建設工作應該從綜合角度入手，在確定污水處理工藝、技術的先進性、有效性的基礎上，結合經濟效益、生態效益以及社會效益，合理完成工程建設。

（二）契合城市需求策略

環境工程污水處理與城市的發展息息相關。當污水處理工程建設與城市發展需求脫節時，該工程的功能發揮會受到極大的阻礙，同時，城市的正常運轉與發展也會受到不良影響。因此，在污水處理工程建設初期，應該通過嚴密的調查分析工作，將影響污水處理工程質量、阻礙工程功能發揮的影響因素確定出來。利用這些影響因素，編制出合理的污水處理工程施工方案。除此之外，為了防止保證污水處理工程的正常運行，當施工現場位置確定之后，應該通過該^域工廠數量、居民生活污水制造參數等的計算，提高污水處理工程與實際使用需求之間的契合度水平。

（三）強化監管策略

從本質角度來講，監管工作是提升污水處理工程建設質量、提高環境工程污水處理質量的關鍵方法。對此，應該將全過程監管方式應用在實際的環境工程污水處理工作中。在污水處理工程的準備階段，通過檢查施工材料質量、判定施工設備性能等方式，保證工程施工準備階段的順利進行；在施工階段，應該嚴格要求施工單位按照施工圖紙完成污水處理工程的建設施工。如果監管過程發展工程某部分存在質量問題，則應該立即報告上級部門，并及時要求施工單位進行返工，防止該問題引發更大的影響。當工程竣工并成功驗收之后，相關監管部門應該通過不定期抽查的方式，降低污水廠的違規操作（如將未處理的污水排入河流中等）的發生概率。

篇（6）

我們需要清醒的認識到一點：當前居民用建筑對于各類型能源的巨大需求是導致整個經濟社會能源問題的一大關鍵因素。伴隨著建筑行業在整個國民經濟建設發展中所占據的地位日益關鍵，社會大眾對于建筑設施的節能特性提出了更為全面與系統的要求。空調作為居民用建筑配套設施的一大分類，在整個居民用建筑能耗總需求中占到了近半數作用的比列，是我們節能改造需要重點關注的對象。有相關研究學者曾經指出：如果將建筑節能各項舉措融入空調設計施工當中，空調系統將會實現50％作用的節能成效，這對于緩解能源供給問題、能源不可再生問題而言所發揮的作用不可小覷。據此，如何尋求到建筑節能與空調設計施工之間的連接點，以此切入建筑設施空調系統的節能改造當中已成為相關工作人員最亟待解決的問題之一。筆者現結合實踐工作經驗，以別墅住宅建筑為例，就其建筑節能與空調設計施工之間的關系，談談自己的看法與體會。

1 空調節能措施的選取

就別墅住宅建筑來說，其空調系統節能目標的實現可以通過后期的節能改造進行彌補，也需要建筑整體規劃在施工前期為其提供保障。簡單來說，空調技能與整個住宅建筑的設計規劃方案之間存在著密不可分的關系。一般來說，別墅住宅在中央空調系統形式上的選取、規劃階段空調系統負荷參數的運算以及空調系統管道的敷設等施工步驟都將直接反應到整個系統的能耗參數當中。在當前技術條件支持下，冷凍水循環系統改造、熱回收技術的應用以及新興能源需求的探索成為了最切合別墅住宅建筑空調系統實際情況的節能改造方式，是我們應當加以著重關注的節能措施。

2 冷凍水循環系統在空調節能中的改造分析

就別墅區域住宅建筑來說，其空調系統的高能耗問題日益凸出，筆者認為造成別墅住宅高能耗問題的最關鍵原因在于整個空調系統在水循環方式的設計工作中存在諸多的不合理。在當前技術條件支持下，我國大部分別墅住宅所采取的空調系統冷卻水與冷凍水循環方式多為開放式循環系統。下圖即為一般意義上空調系統中的開放式循環系統。由圖我們不難發現，水箱在整個冷凍水循環系統中肩負著最核心的循環任務。但是筆者認為盡管水箱的設置能夠較好的確保整個水循環系統的供水穩定性，但其容易在不斷循環降壓的過程中產生一定程度的靜壓損失。在這一情況下，水循環系統的循環任務需要交由水泵進行，這無疑極大的增加了空調系統中水泵的輸出功率。與此同時，冷凍水箱在運行過程中消耗的大量換熱面積缺乏高質量的保溫措施與之相適應，這一缺陷帶來的冷凍水冷量消耗往往需要以更多的能源消耗來彌補。針對這一問題，筆者建議將當前別墅住宅廣泛采用的開放式冷凍水循環系統改變為閉路式冷凍水循環系統（如圖:1所示）。一方面，在取消原有水箱的基礎之上增設膨脹水箱補水系統裝置；另一方面，在整個冷凍水循環系統供水及回水管的頂端增設相應空氣控制閥門裝置，以此實現整個別墅住宅空調系統的建筑節能改造。

圖1 閉路式冷凍水循環系統工作流程示意圖

3 熱回收利用技術在空調系統中的應用分析

從理論上來說，空調系統中的熱回收利用技術就是指以換熱方式及其相關技術為載體，將空調系統在運行過程中所產生的廢棄性熱量回收并再利用的一個過程。它能夠使傳統模式下自我排除的廢棄性熱量變廢為寶，重新為整個空調系統的運行提供熱能供給，這從本質上來說也是空調系統自我節能的一大表現形式。以別墅住宅空調系統為例，相關工作人員需要在空調送排風系統中添加一種全新熱回收裝置對制冷空調系統在運行過程中所廢棄的低溫空氣進行高效的回收與集中，在室外新風進入空調系統之前利用回收的低溫空氣對其進行一定的預處理，使室外新風在進入空調系統時對于冷熱量交換的需求大大降低，從而提升整個空調系統的換熱效率。就當前別墅住宅空調系統所使用的冷凝器裝置而言，要想使其發揮熱回收利用功能，只需要對其水箱及換熱器作出些許的變化，節能改造的工程量不太，比較適合別墅住宅空調系統的節能改造。下圖（見圖2）即為某別墅住宅空調系統熱回收利用技術的節能改造示意圖，筆者現結合該圖對其節能改造成效做詳細的分析與闡述。

圖2 某別墅空調系統熱回收利用技術節能改造示意圖

由上圖所示，該別墅住宅區在屋頂裝設有1330m²的太陽能集熱器。在每年的1月初至3月中旬，該別墅住宅區空調系統的主要能源依托于太陽能，傳統意義上的鍋爐房蒸汽僅僅作為空調系統的輔助能源，此時整個空調系統的正常運行對鍋爐的需求大大降低；在每年的3月中旬至來年的1月上旬，太陽能同樣是整個空調系統的主要熱源，而空調冷卻水水源熱泵會同鍋爐房蒸汽一起為整個空調系統的運行提供輔助保障。筆者認為這種將太陽能作為空調系統運行主要來源的節能改造方式，是一種兼顧建筑能耗控制與清潔可再生能源利用的改造方式，值得大力推廣與應用。

4 低品位能源的探索在空調系統中的應用分析

簡單來說，低品位能源就是指那部分利用比較簡單，且能源利用過程中不易造成能源浪費問題的能源統稱，當前技術條件支持下的熱能、生物能等均可以劃分到低品位能源當中。就空調系統的節能降耗工作而言，可值得研究與探索的低品位能源主要包括了太陽能、地熱能這兩種。結合當前我國清潔可再生能源的結構構成與我國別墅住宅空調系統的實際情況，筆者現對地熱能在其空調系統中的應用情況作詳細說明。

地源熱泵技術作為地熱能與空調系統在不斷融合促進的過程中必然發展方向是對我國廣大地源熱泵能量的一種探索與創新。簡單來說，地源熱泵技術能夠將包括地下水水能、地表水水能在內的多種可再生能源作為水源熱泵裝置的冷源及熱源，水源熱泵在空調系統運行過程中所需要的冷熱能量均來自于地源。在冬季狀態下，空調系統中的水源熱泵裝置能夠將地下所存儲的熱能能量調動起來，為別墅住宅室內供暖提供熱能來源；而在夏季季節狀態下，空調系統中的水源熱泵裝置又能夠將室內所存儲的熱量通過熱泵管道全部輸送到地下存儲系統當中，確保別墅住宅室內制冷需求。

筆者現以別墅住宅中的冷媒系統為例，對地源熱泵技術在冷媒系統中的應用情況作詳細說明。當空調系統終端用戶發出制冷指令之后，冷媒系統中的地源熱泵機組能夠控制壓縮機裝置進行相應的運作并參與到氣液循環的轉化過程中當中。與此同時，空氣與冷媒之間的熱交換器能夠將別墅住宅室內空氣所攜帶的熱量完全吸收至冷媒儲存系統當中。在此基礎之上，水循環系統能夠將冷媒儲存系統所收集到的空氣攜帶熱量高效的轉移至地下儲存系統當中。這一工作過程的不斷循環最終會促使冷媒送排風系統以低于13℃的溫度為別墅住宅室內環境輸送高質量的冷風，從而實現大面積室內環境制冷的高質量需求。

5 結束語

總而言之，建筑節能與空調設計施工是一對相輔相成，密不可分的有機整體。空調設計與施工質量的好壞將直接關系著建筑節能成效的發揮程度；而建筑節能措施的制定與執行又將為空調設計施工提供可靠保障。本文圍繞建筑節能與空調設計施工之間的關系做出了簡要分析與說明，希望能夠為今后相關研究與實踐工作的開展提供一定的參考與幫助。

參考文獻：

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[2]劉學來.李永安.地板輻射供暖設計施工中幾個問題的探討. [J].建筑技術.2005.（36）.

篇（7）

2實現最嚴格水資源管理制度需要的科技支撐

2.1完善的水文工作基礎水文工作在實行最嚴格水資源管理制度工作中占據重要的地位,對實行最嚴格水資源管理制度具有重要的科技支撐作用。其主要表現為:最嚴格水資源管理制度主要目標的考核需要依靠水文行業扎實的基礎工作;地表水、地下水的水量、水質監測,是實行最嚴格水資源管理制度/三條紅線0的重要基礎工作;突發水污染、水生態事件水文應急監測,是健全水資源監控體系,全面提高監控、預警和管理能力的重要組成部分;防汛抗旱的水文及相關信息監視與預警,是提高防汛抗旱應急能力的重要基礎;水文及水利信息化建設,是現代水利信息化建設的重要部分,是實行最嚴格水資源管理制度的重要基礎;同時,最嚴格水資源管理制度關鍵科學問題的解決,需要水文科學的支持和廣泛參與[3]。2.2高效的水資源調度能力最嚴格水資源管理制度的核心之一是建立水資源開發利用控制紅線,嚴格實行用水總量控制,這意味著最嚴格水資源管理要從取水源頭出發,從取水總量上進行第一步的/最嚴格0控制。而我國國情和水情共同決定了水資源的時空分布不均,嚴重影響了水資源的開發利用以及居民的生產生活,這也是出現地下水超采以及局部水資源供應緊缺的根本原因。水資源調度作為改變水資源天然時空分布不均的有效途徑,能夠起到實現流域水資源合理配置的作用,是落實用水總量控制方案的重要抓手,也是實行最嚴格水資源管理制度的基礎性工作。因此提升水資源調度能力是實施最嚴格水資源管理制度的必然要求,是最嚴格水資源管理制度快速和有效實施的重要支撐。2.3準確的用水總量控制模型最嚴格水資源管理制度提出用水總量控制和定額管理相結合的制度,但是總量控制與定額管理的研究還未形成體系,不同層次總量控制與定額管理在具體指標的編制、實施、核算、優化、調控等過程缺乏科學依據,所以難以保證制度實施的科學性和合理性[4]。目前水資源用水總量控制指標的確定方法存在大量主觀因素的干擾,缺乏系統性、科學性[5]。不過實踐證明,基于/自然)社會0二元水循環理論的用水總量模型能很好地協調各方面限制因素,達到科學控制用水問題的目的。它在科學評價流域(區域)水資源量、水資源可利用量的基礎上,綜合考慮經濟、社會、生態、環境的用水需求以及公平、高效與可持續原則,通過多目標決策分析將水資源合理分配到經濟社會的各個部門,確定流域(區域)各發展階段的用水總量控制指標,從而為取用水總量控制和定額管理、為最嚴格水資源管理的高效實施提供了強有力的支持和促進[627]。2.4精確的用水效率控制最嚴格水資源管理制度/三條紅線0分別控制的是取水、用水和排水環節。用水環節作為中間過程,用水效率控制目標的實現直接關系到用水總量控制目標的實現,并且與廢污水排放量、水功能區水質達標情況有很大的相關性。用水效率控制是與具體用水行為關系最緊密、效果最直接的管理手段,因此,嚴格控制用水效率是實施最嚴格水資源管理制度的關鍵環節。基于分級控制的用水效率控制能夠更精細化地管理水資源,在用水效率控制紅線的基礎上,進一步細化為/紅0/黃0/藍0三條線,加強對用水效率的控制力度。對用水效率進行/紅0/黃0/藍0三條線的分級控制,可以將原有的單一控制指標進一步細化,一方面為用水效率的監控提供明確的劃分標準;另一方面也增加了用水單位提高用水效率的積極性,還能促進最嚴格水資源管理制度的有效實施[8]。2.5合理的水功能區限制納污指標體系水功能區限制納污紅線是以水體功能相適應的保護目標為依據,根據水功能區水環境容量,嚴格控制水功能區受納污染物總量,并以此作為水資源管理及水污染防治管理不可逾越的限制。紅線要求按照水功能區劃對水質的要求和水體的自凈能力,核定水域納污能力,提出限制排污總量。合理的水功能區限制納污總量體系建立所要求的關鍵部分就是水功能區納污能力與限制排污總量的準確核算以及水功能區限制排污總量時空分配的確定。合理的水功能區限制納污指標體系能為水功能區限制納污紅線的落實提供前期的基礎,也為最嚴格水資源管理制度的有效實施提供必要的科技支持[9]。2.6先進的數字流域建設數字流域是對流域的數字化表述,是在現有的流域數字化體現形式的基礎上,運用數字化的手段來處理、分析和管理整個流域,實現流域的再現、優化和預測,對宏觀與微觀信息都能夠比較全面、系統地掌握,從而有效彌補現有流域的運行缺陷,幫助解決流域現有問題,優化流域的建設、管理和運行,促進流域的健康可持續發展[10]。數字流域不僅能在計算機上建立虛擬流域,再現流域的水資源的分布狀態,更為重要的是,它可以通過各種信息的交流、融合和挖掘,綜合氣象、水文、國土、交通等信息,通過數字化模擬現代化手段,提高流域水資源綜合管理水平。同時也可以為最嚴格水資源制度的有效落實和可持續發展戰略的實施提供有力的科學依據[11]。

3最嚴格水資源管理制度的理論體系框架

基于對最嚴格水資源管理制度理念的認識,以及其內涵的理解,總結出最嚴格水資源管理制度基本理論并構建了最嚴格水資源管理制度的理論體系框架,見圖1。同時,對最嚴格水資源管理制度理論的指導思想、基本原則、目標、主要內容、理論方法和保障措施進行探討,以指導最嚴格水資源管理的實踐、支撐最嚴格水資源管理戰略的規劃和實施。

篇（8）

案例1為江蘇某住宅小區［12］。該小區共10棟住宅樓，建筑面積11．4萬m2，測試期間入住率約90％。空調末端采用頂棚供暖和供冷輻射系統＋置換新風系統形式。空調主機采用地源熱泵機組，2臺1400kW的熱泵機組為新風系統提供冷熱源，2臺1070kW的熱泵機組為頂棚輻射系統提供冷熱源。新風系統夏季設計冷負荷2636kW，冬季設計熱負荷1430kW；頂棚輻射系統夏季設計冷負荷1757kW，冬季設計熱負荷604kW。頂棚輻射系統循環泵單臺額定流量500m3／h，揚程31m；新風系統循環泵與地源側循環泵規格相同，單臺額定流量250m3／h，揚程32m。該住宅小區采用的是典型的完全集中式空調系統，由地源熱泵機組統一提供冷熱源。在用戶側，對建筑物內的每一個空間，包括走廊、衛生間、無人居住的房間等，空調系統按照預定的溫濕度標準進行全天24h調控，甚至達到“恒溫恒濕”標準，保證建筑物內的任何空間在任何時間都滿足舒適性要求。可見，物業提供的服務理念為集中化的空調調控方式。然而，在這種調控形式下，用戶對室內環境的調控能力十分有限，例如，建筑的外窗不能開啟，無法通過開窗進行通風換氣；用戶不能關閉空調末端等。該小區單位面積空調電耗如圖3所示。同時，以分體空調作為分散式空調的典型代表，根據對上海地區780戶住宅的實測調研，得到上海地區分體空調單位面積電耗的一般水平為4．3kW•h／m2［8］。由于江蘇地區氣候與上海類似，可認為江蘇地區的分體空調能耗水平與之近似相同。該小區單位面積空調能耗約為該地區分體空調能耗的5倍。分析發現，造成該小區空調電耗偏高的一個主要原因是在該種空調系統形式下，由于用戶沒有調控能力，空調系統采用的是“全時間、全空間”的運行方式，小區空調全負荷運行的時間長于分散式空調，所服務的空間也大于分散式空調。在案例1的空調形式下，空調服務面積與空調服務時間的乘積為11．4萬m2×24h＝273．6萬m2•h；而同地區采用分體空調時，空調服務面積與空調服務時間的乘積大約為68．4萬m2•h，僅為案例1的25％［13］。在這種情況下，雖然熱泵機組自身效率較高（供冷季的COP平均值約為4．4），但由于末端需冷量大，僅熱泵機組的電耗就為分體空調的3倍多。同時，采用該完全集中式空調系統時還存在風機、水泵的輸配電耗。根據2009年5—9月空調系統的運行記錄，得到各月制冷機、水泵和新風機組的耗電量，如圖4所示。可以看到，水泵、新風機電耗約占總電耗的30％～60％，約為制冷機電耗的0．5～1．4倍。因此輸配電耗是該空調系統能耗的一大組成部分，這也是采用該空調系統的住宅小區空調能耗較高的一個重要原因。案例1中空調系統各部分電耗如下：冷卻水輸送，2．5kW•h／m2；制冷機，13．4kW•h／m2；冷水輸送，4kW•h／m2。用戶側供冷量為59kW•h／m2。整個空調系統的能效為3．0，高于目前分體空調的一般能效水平（2．5）。但是，由于空調系統采用“全時間、全空間”的運行方式，空調末端不可調節，末端用戶實際耗冷量為同一地區分體空調的5倍多，導致其實際運行能耗遠高于分體空調，并且輸配系統能耗占到總能耗的33％。在這2個因素的綜合作用下，雖然熱泵機組自身的效率較高，同時整個系統的能效也不低，但整個小區的空調耗電量約為同一地區分體空調的5倍。

2案例2：制冷設備集中、輸配系統集中、用戶有調節能力

案例2為河南某住宅小區。該小區占地面積27944m2，建筑面積41200m2，每棟樓5層，共有12棟樓，總計294戶，入住率為75％。區域供冷供熱系統主機采用2臺螺桿式水源熱泵機組，水系統形式為一級泵定流量，共設3臺用戶側循環泵（兩用一備）和4臺潛水泵（兩用兩備）。主要設備如表1所示。用戶末端為風機盤管，水側沒有安裝通斷控制閥。該小區按照風機盤管實際運行狀況收費，也就是根據實測的風機盤管風機高、中、低擋運行的時間，分別按照不同價格收費，風機停止時不收費。案例2的空調系統結構與案例1類似，但其用戶末端采用風機盤管，用戶可以根據自身的需求選擇風機的高、中、低擋來進行室內環境參數的調節，也可以完全關閉風機，停止某些房間的空調供應。因此，這種空調末端的調節能力與分體空調相似。另外，小區采用了根據風機高、中、低擋運行時長來收取費用的機制，進一步調動了使用者在不需要空調時關斷風機的積極性，從而使末端的獨立調節能力得到更有效的發揮。但由于采用集中冷源，冷水系統定流量運行，因此冷水循環泵的電耗在總能耗中占很大比例。在案例2中，供冷季用戶耗冷量的測試結果為7．5kW•h／m2。在案例2這種空調系統形式下，空調末端的調節能力與分體空調相似，因此可認為2種空調系統形式下用戶的冷量消耗近似相等。而通過模擬計算可以得到，如果該小區采用完全集中式空調系統（如案例1中“全時間、全空間”的空調運行方式），則小區用戶耗冷量為54．0kW•h／m2，約為實際用戶耗冷量的7倍。因此，在用戶可自由調節空調末端，且采用合理的收費機制的情況下，用戶側的需冷量將顯著下降。采用分體空調時，用戶的耗冷量與案例2的用戶實際耗冷量一致，分體空調的COP按2．5計［15］，則可得到如果采用以分體空調為代表的分散式空調，該小區供冷季耗電量為3．0kW•h／m2。2種空調形式下小區空調耗電量對比如圖5所示，該小區單位面積耗電量為分散式空調的2倍多。圖6為根據該小區風機盤管運行時間計算得到的各用戶風機盤管開啟率（用戶所有風機盤管的總開啟時長／（所有房間的風機盤管數×熱泵機組運行的總時長））的統計結果。可以看出，有近80位用戶在這段時間內沒有開啟房間的風機盤管，超過1／3的用戶其空調開啟率低于10％。經計算，供冷季小區用戶對空調末端的開啟率均值僅為7％。通過分析該小區空調系統的能效，發現在這種空調系統末端的運行情況下，由于用戶末端同時使用率低，整個小區負荷率低，導致整個空調系統的能效很低。計算得到該空調系統的綜合能效僅為1（用戶供冷量／（熱泵機組電耗＋水泵電耗）＝7．5kW•h／m2÷（4．4kW•h／m2＋3．2kW•h／m2））。造成該空調系統綜合能效低的原因如下：一方面，如前文提到的，在小區“部分時間、部分空間”的空調運行模式下，整個系統總負荷率較低，但負荷需求不同步，少數用戶仍有較大的負荷需求。即絕大多數時間內，空調系統中僅有少數風機盤管處在運行狀態。而該小區水系統采用定流量運行，這就導致水系統處在“大流量、小溫差”的運行狀態。如圖7所示，整個供冷季小區內各住宅樓的供回水溫差均為1℃左右。因此水泵電耗成為空調電耗的一大組成部分，循環水泵的電耗占系統總用電量的43％。另一方面，在該小區用戶的總冷量需求狀況下，制冷機長期處在低負荷狀態下運行，整個供冷季小區制冷機的平均COP＝用戶側耗冷量／制冷機電耗＝1．7，遠小于其額定值6．4。即使制冷機的COP可以達到額定值6．4，受限于水泵電耗，整個系統的能效為7．5kW•h／m2÷（7．5kW•h／m2÷6．4＋3．2kW•h／m2）＝1．72，提升的空間十分有限。因此，冷水循環泵電耗是制約該小區系統能效提高的主要因素。綜上所述，通過案例2的分析可以發現，在用戶側可自主調控的情況下，相比于集中系統，用戶側的冷量需求顯著下降，建筑側的冷量需求與采用分散式空調時類似。受系統形式的影響，案例2中空調系統電耗包括輸送環節的水泵電耗。而且由于水系統為一級泵定流量系統，水泵輸送電耗成為空調電耗的主要組成部分，這也是系統能效低的主要原因。

3案例3：制冷設備分散、輸配系統集中、用戶有調節能力

案例3為北京某住宅小區［14］。該住宅小區有3棟住宅樓，總空調面積為7萬m2，采用分布式水環熱泵供冷／熱。小區內共有住戶368戶，設計空調冷／熱負荷分別為64W／m2和51．8W／m2。如圖8所示，地下水通過深井泵取出，經過一次換熱，通過循環管網送到分布于各戶的熱泵，作為冷卻水使用。各戶的熱泵在夏季制取空調用冷量，再將熱量排入冷卻水循環系統；在冬季則從循環水中提取熱量經熱泵升溫。返回的循環水又被回灌到地下。這樣形成集中式地下水循環供應系統和分散在各戶的水源熱泵形式。為保證供冷／熱需求，二次側的循環泵采用定流量方式，并且24h連續運行。該小區的空調末端采用全空氣系統，風管通到各個房間，風口沒有設置調節閥，因此需要供冷時，該戶的所有房間均供冷。與前面2個案例不同的是，在案例3中，所有的熱泵分戶設置，可以根據末端的需求自行啟停。即用戶側采用的是“部分時間、全空間”的運行方式。案例3的空調系統仍具有集中式系統的特征，即冷水統一循環，冷卻水集中從地下抽出，經過各個末端熱泵機組再返回回灌井，集中回灌。已有學者通過測試得到北京市居住建筑中采用分體空調時的空調電耗大致為3．1kW•h／m2［5］。該小區單位面積空調電耗約為分體空調電耗的3倍（如圖9所示）。考慮分體空調COP的一般水平為2．5，則采用分體空調時單位面積耗冷量為7．8kW•h／m2。而案例3中實測得到的小區用戶側供冷量為13．2kW•h／m2。因此，在該種系統形式下，小區單位面積耗冷量高于采用分體空調的情況。主要原因是采用分體空調時，用戶的使用模式為“部分時間、部分空間”，而在案例3中，受空調系統形式的影響，用戶的使用模式為“部分時間、全空間”。整個供冷季熱泵的COP均值為2．9，優于一般的分體空調COP＝2．5的水平。但在該小區的熱泵系統中，無論末端水源熱泵機組開啟多少臺，二次側循環水系統的所有循環泵總是全天候滿負荷運行，因此僅循環水泵電耗就達3．6kW•h／m2。從測得的供回水溫差可以看出，該小區水系統處在大流量、小溫差的運行狀況下，如表2所示。在這種運行情況下，水泵輸配電耗成為耗電重要部分，從圖9可以看出，這種集中方式的地下水循環系統的水泵電耗占總用電量的一半左右。因此，該小區空調系統單位面積電耗高于一般的分散式空調。綜上所述，案例3表明，在“部分時間、全空間”的供冷模式下，用戶側供冷量低于完全集中式的空調系統（案例1），但高于“部分時間、部分空間”服務模式下的供冷量（案例2）。同時系統采用分散式熱泵，能夠保證熱泵機組在較高的負荷率下運行，熱泵性能得到提高。但系統中冷卻水側為集中形式，冷卻水泵電耗成為空調電耗的主要組成部分，約占空調總電耗51％。

4分析與討論

文中的3個實際案例均為集中式空調系統形式，但3個空調系統在用戶調節能力、制冷設備和輸配系統形式上略有差異。綜合比較上述3個案例，有利于增強對集中式空調系統在居住建筑中適用情況的理解。3個案例中空調系統部分的能耗組成及供冷量如表3所示，表4列出了各部分的能效情況，表中的能效計算方法參照GB／T17981—2007《空氣調節系統經濟運行》中的要求，即機組COP為用戶側供冷量與熱泵機組耗電量的比值；冷水輸送系數為用戶側供冷量與冷水循環泵電耗的比值；冷卻水輸送系數為用戶側供冷量和熱泵機組電耗之和與冷卻水循環泵電耗的比值；系統能效等于用戶側供冷量／（熱泵機組耗電量＋冷水循環泵電耗＋冷卻水循環泵電耗）。通過3個工程案例的對比分析，得到的主要結論如下。1）只要有自主調節的條件和機制，末端用戶就會按照類似分散式空調的模式運行，用戶側負荷呈現需求不同步、負荷率低的特征。在寒冷及嚴寒地區，居住建筑的冷熱負荷特征迥異。在供熱過程中，熱負荷的主要影響因素為室外氣象條件，因此各用戶的熱負荷具有同步性。但在夏季供冷過程中，氣象條件并非主要的影響因素，室內熱擾情況成為影響冷負荷的最關鍵因素，這也是造成居住建筑冷負荷與熱負荷特征不一致的本質原因。目前我國住宅的主導形式為公寓式，其使用方式的主要特點為：①各戶之間居留情況差異大；②室內人數變化大；③室內環境需求差異大等。在這樣的使用特征下，只要末端用戶對空調系統有調節能力，用戶就會按照“部分時間、部分空間”的方式運行空調，進而形成居住建筑中用戶側負荷需求不同步、負荷率低的情況。從對比分析可以看出，完全集中式空調系統提供“全時間、全空間”的室內環境控制服務（案例1），對應的空調電耗最高，能耗約為具有末端獨立調節功能的半集中式系統（案例2）的3倍。這種能耗差異主要是由服務模式的差別導致的。從用戶側供冷量的對比可以看出，在案例1中，供冷量為59kW•h／m2，遠大于案例2與案例3。在案例1中，不管末端的需求情況如何，一律按照公認的舒適性進行環境調控，即采用“全時間、全空間”的室內環境調控方式。而在案例3中，采用戶式集中空調系統，其服務模式為“部分時間、全空間”，用戶側耗冷量為13．2kW•h／m2，相比案例1有所降低。案例2中，空調末端的調控類似分散式空調，用戶可以根據需要自行調節。在這種調控方式下，受生活方式的影響，我國居民大部分會采用“部分時間、部分空間”的運行方式，因此空調系統需要供應的冷量比案例1和案例3少。例如，某戶的臥室平均只有30％的時間有人，而居住者入睡后又不希望空調運行，則該臥室真正需要開啟空調的時間平均僅為20％。然而，同樣的臥室，采用集中式系統時空調卻是在100％的時間內運行，因此供冷量遠大于實際需求量，其提供服務的時間、空間累積（運行時間×服務面積）幾乎是分散式空調的5倍。2）在居住建筑中，受用戶末端的需求現狀影響，在集中式空調系統中，輸配能耗成為系統能耗的主要組成部分。在案例2和案例3中，其空調末端具有分散式空調的特性，但制冷設備及輸配系統是典型的集中式形式。案例2和案例3的空調能耗均在8kW•h／m2左右，約為分體空調的1．5～3倍。這主要是由于案例2和案例3的輸配能耗較大。從表5可以看出，案例2中的冷水和冷卻水輸送系數均不超過10，而案例3中的冷卻水輸送系數甚至只有3．7。GB／T17981—2007《空氣調節系統經濟運行》規定，用于全年累計工況評價時，冷水輸送系數指標的限值為30，冷卻水輸送系數指標的限值為25。2個案例中水泵輸送系數均處在很低的水平。正如上文的分析，就實際的總冷量來說，案例2和案例3這種集中式系統與分體空調相差不大。然而集中式系統的輸配循環泵全天24h連續運行，而且在大部分時間輸送冷量的功效很差（供回水溫差很小）。如在案例2中，供冷季僅循環水泵的電耗就達到3．2kW•h／m2，已經相當于采用分體空調住宅的平均夏季電耗。案例3能進一步說明上述問題。在案例3中，只有冷卻水需要統一循環。由于末端的可調控性，居民采用“部分時間、全空間”的運行方式，一天中熱泵運行的時間大大縮短，熱泵和末端裝置電耗只占空調系統總能耗的49％，但冷卻水循環泵的電耗竟超過系統總用電量的一半。如果在案例2和案例3中的用戶末端水側安裝電動通斷閥并配以水泵變頻，則可以增大冷水系統的供回水溫差，在一定程度上降低這種集中式系統的輸配能耗。但由于居住建筑中存在用戶側負荷需求不同步、負荷率低的特征，輸配能耗仍將是系統能耗的主要組成部分。圖10為案例2典型日各用戶末端風機盤管的開啟時間頻率分布情況。可以發現，大部分用戶的風機盤管開啟率集中在10％以內，僅有極少用戶的開啟率可以達到60％左右。在這種情況下，最理想的調控方式為設置多臺循環水泵并聯運行，并根據供回水溫差進行水泵臺數及頻率調節。但在實際工程中，一般設置2～3臺水泵，在低開啟率的情況下將導致水泵的工作點嚴重偏離，進而造成輸配系統的高能耗、低能效狀況。同時，輸配系統的能耗降低也受到制冷機側的限制。一般集中式系統最多設置2～3臺制冷機，而每臺制冷機均有最低流量限制，這就導致在小負荷的情況下，輸配系統的流量不可能下降過多，系統不可避免地處在大流量、小溫差的運行狀況下。因此，從以上分析可以發現，造成這種系統能效偏低的本質原因是住宅空調負荷率低、負荷不同步，這與公共建筑差異較大。所以在居住建筑中采用集中式空調系統需要非常謹慎。3）從居住建筑實測案例分析發現，空調系統中處在集中與分散特界處的環節往往呈現出高運行能耗的特性。從上文的分析可知，居住建筑中用戶側的需求具有“部分時間，部分空間”的分散特性，這與集中式空調系統自身具有的調節靈活性較差的特征相矛盾。在實際應用中，在集中與分散特性的交界處，往往容易出現能耗高或能效低的問題。在案例1中，其空調末端缺乏可調性，與用戶負荷的分散特性產生矛盾。這意味著在這種集中式空調系統中，空調末端與室內的換熱環節為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致系統的供冷量大大增加，系統運行能耗高。在案例2中，空調末端具有可調性，但一級泵為定流量控制，這與用戶負荷的分散特性產生矛盾。即冷水在機組與用戶末端之間的換熱環節為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致冷水泵的輸送能耗成為了制約系統能效提高的主要原因。從表5可以看出，該系統的冷水輸送系數僅為5，遠低于GB／T17981—2007《空氣調節系統經濟運行》中提出的限值（30）。而且冷水側的不可調節特性進一步影響了制冷機及冷卻水側的可調節性及運行情況，造成整個系統能效偏低。在案例3中，由于采用分戶式熱泵，機組至室內的整個換熱環節可視為一個整體，均具有分散的特性。但冷卻水側為定流量，即冷卻水在冷源和機組之間的換熱環節為集中與分散特性的矛盾邊界。這種矛盾導致冷卻水泵電耗成為耗電量的主要組成部分。對比案例2和案例3可以看出，同樣是水源熱泵，案例2的地下水循環泵電耗不到系統總用電量的20％，但案例3中地下水循環泵電耗卻占系統總用電量的51％，而且其冷卻水輸送系數僅為3．7。從3個案例的對比分析可以發現，當集中式空調系統應用于居住建筑中時，應盡量增強各環節的可調節性，使各環節的特性與分散式的用戶側負荷需求相匹配。如果某個環節缺乏可調性，其集征將與用戶負荷的分散特征產生矛盾，在此矛盾邊界上往往容易產生高能耗或低能效的問題。

5結論

篇（9）

概括 抽象 推理

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）04A-0112-01

所謂理科思維，是指學習者在學習過程中運用由現象到本質、由具體到抽象、由定量到定性的思維方式。生物課堂教學中，教師引導學生運用理科學習思維，能夠讓學生感受到從現象到本質的知識發展過程。可以借助分析歸納推理等方法，培養學生的邏輯思維能力，通過整合正向、逆向思維，促使學生逐步構建認知體系，并在探究中養成良好的學習習慣。

一、利用抽象概括思維，引導學生認識事物

生物課堂教學中，教師常常利用多種媒體手段，向學生展示生物學現象，啟發學生的學習思維。由于生物學現象大多呈現抽象性，教師要從不同角度展開教學引導，讓學生通過觀察、歸納、概括、整合等學習行為，將抽象的知識以較為直觀的形式展示出來，形成自己的學習認知。例如，在教學人教版生物七年級《綠色植物參與生物圈的水循環》一課時，筆者利用多媒體展示了一組圖片，并提出以下思考問題：植物為什么需要那么多水？植物吸收的水分都到哪里去了？植物中的水分是如何散失的？隨后利用示意圖展示了相關內容。學生快速閱讀教材，同時展開討論，并畫出示意圖，大多都能理清植物生長需要大量的水分支持。有的學生用表格形式呈現，其結構形式與示意圖大同小異，都能夠將植物參與水循環的過程展現出來。植物參與生物圈的水循環雖然比較簡單，但對于學生來說，有些認知還是比較抽象的，如植物需要水分到底是如何展開循環的，學生并沒有親眼目睹，筆者提出的幾個問題，有效引導了學生觀察、推理，學生根據觀察和推理的結果進行概括歸納，形成了完整的循環構圖。

二、借助分析歸納推理，培養學生的邏輯思維

分析、歸納、推理是典型的理科學習思維，教師在引導學生學習時，不妨給出推理思路，讓學生展開自主閱讀、分析、歸納、推理，科學整合學習信息，從而培養邏輯思維。例如，《陸地上生活的動物》一課教學中，教師讓學生列舉生活中常見的動物，說說它們的運動情況，分析形成原因。學生對生活中的動物有一定的認知積累，于是根據自己的經驗進行了歸納推理：“小狗、小貓、小兔子都是四條腿，身體大小差不多，但它們的運動特點卻不一樣。小貓有較好的爆發力，其速度并不快，耐力也不夠；小兔子奔跑速度極快，且耐力最強。從這幾種動物的運動特點可以得知，食物構成和生存需要（是否需要抵御天敵）決定了不同動物的運動方式。”接著，教師拿出一片玻璃，并取出一條蚯蚓放在上面，先讓學生猜測蚯蚓行進路線，然后觀察蚯蚓的外表和運動情況，師生一起分析蚯蚓運動的特點。學生說：“蚯蚓體型是圓柱形，而且體表濕潤，便于爬行，蚯蚓行進路線是曲線，能夠增強摩擦力。”隨后，教師讓學生列舉實例，說說動物行走的特點，并設計實驗，與學生一起展開觀察活動，讓學生在實驗之前先猜想，然后再進行驗證。經歷這樣一個分析、歸納、推理的學習過程后，學生的邏輯思維能力顯著提高。特別是三原光實驗，可以讓學生由此及彼展開推理，獲得對七種色光的認知。

三、整合正向逆向思維，構建學生認知體系

篇（10）

無論地理教材還是地理資料，都是通過文字、地圖、圖表來表達，圖文結合是地理知識最顯著的特點。教材上或其它地理讀物上的地圖有助于闡明地球表面各種地理事物現象的分布、結構以及相互作用的規律。運用地圖是地理學習最基本、最重要的方法，也是獲得地理知識的必備技能。因此，在教學過程中教師要充分運用地圖，使學生在各個學習環節多接觸地圖，養成學生緊密結合地圖學習地理的方法和習慣，掌握運用地圖的基本功：認識地圖、熟悉地圖，繪制地理略圖。

1.認識地圖。

掌握構成地圖的基本要素，會看圖例，能在地圖上查找地名、地物、量距離，定方向，能在圖上看地表高低和起伏大小。指導學生看圖時要先看圖例、比例尺、經緯度，這樣才能更準確地掌握地圖上所表示的空間范圍和大小，地圖上表示的是那些地理現象。例如：翻開世界地形圖能正確指出地圖上的地名，說出任何一個海的深度，指出任何一個地方的高度，等等。

2.熟悉地圖。

要求學生熟記常用地圖詞匯，即各種符號名稱、形與義以及它們的性質、類別。對常用的地圖，則要求熟記一定數量的地理事物的名稱，通曉它們的位置。例如：中國、世界地圖上的主要政區、高山、大河、大城市、世界的主要氣候類型、洋流分布。

3.繪制地理略圖。

地理略圖能把復雜的地圖簡化，收到一目了然、印象深刻的效果。地理略圖可以有力地提示地理事物的相互聯系，顯示出它們之間的因果關系，對理解地理成因也有重要作用，尤其是做地理筆記時如能輔以地理略圖，學習效果更佳。指導學生繪制地理略圖要注意：做好示范;“取其神似，大膽剪裁”;掌握圖形特征、相關位置。

指導學生讀書時圖文結合。地圖和文字各具功能，有些地理表述（或描述）是地圖無法替代的，這種雙重表述的形式是地理學科的特點所決定的。

二、根據教學內容編排特點去讀

目前中學地理教材，初中以區域地理知識為基本內容，主要是地球、地圖的初步知識，教學要加強讀圖、用圖能力的訓練，使學生掌握閱讀和運用地圖的方法。高中地理以系統地理為主，著重講述地理環境的基本理論和規律，以及當前人地關系所出現的問題和解決問題的途徑。

根據教材內容編排特點，高中地理應抓好以下幾點：

1.理清事實、材料與原理、規律關系。

指導學生在讀中熟悉材料、占有材料的基礎上進行分析歸納掌握本質，即指導學生讀懂這些材料是說明什么問題的，它從那幾個方面去說明問題，以什么方式說明問題等。

2.學會運用圖表、地圖闡述和分析問題。

分析地圖能力要以認識地圖、熟悉地圖為基礎，因而難度較大。教師可以根據圖的特點分別采用“空間順序法”、“時間順序法”、“邏輯順序法”給予指導。如：“水循環示意圖”可采用邏輯順序法。先看圖中地理事物（海洋、陸地、山脈、湖泊、樹木、云、雨），再判定這些事物分布的四大圈層，水存在于其中;接著再根據箭頭所示，看水循環發生在哪幾個領域（海洋與陸地之間、陸地與陸地之間、海洋與海洋之間），判斷水循環分哪幾類（海陸間循環、內陸循環、海上內循環三類），然后再分別觀察海陸內循環共有哪些環節（蒸發、植物蒸騰、水汽輸送、降水、地表徑流、入滲、地下徑流），最后總結地球上的水就是通過循環運動，把大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈相互聯系起來，陸地上的水不斷得到補充。分析地圖、圖表的能力是學生走向社會和生活最需要、最有用的技能，要有計劃地進行訓練。

三、根據地理知識類型特點去讀

篇（11）

與舊教材相比，在人教版新教材中對天體系統概念的表述中多了兩個字，即“各種”，如新教材中說天體系統的形成是由于宇宙中“各種”天體之間的相互吸引和繞轉，而舊教材中說天體系統的形成是由于天體之間的相互吸引和繞轉。新教材中定義太陽輻射也增加了兩個字，即“現象”，太陽以電磁波形式不斷向四周發射能量的“現象”就叫作太陽輻射，在舊教材中，太陽以電磁波形式不斷向四周放射能量就叫作太陽輻射。此外，表述低氣壓、高氣壓天氣系統時，相對于舊教材來說，新教材中是針對氣壓“分布”狀況來說的，增添了一個修飾性詞語“分布”。如果這樣粗略一看的話，似乎這些概念表述沒什么太大變化，這幾組增加的詞匯似乎對整個定義來說可有可無，但是仔細研究的話，會發現它們的添加使整個句子的表述更加完整和清晰，是畫龍點睛之筆。對于高中生來說，越是簡單、準確、科學的概念表述，越容易讓學生理解并掌握，對學生地理學習效果的提升有積極意義。

二、對一些累贅用語加以刪除，使概念表述得以簡化

概念本身具有一定的嚴謹性，其表述又比較抽象，因此在使事物的本質和屬性得以清楚表達的基礎上，力求表述語言簡潔，這樣可以使學生的閱讀負擔得以減輕，使概念在學生腦子里留下清晰印象，有利于學生透徹理解相關事物。例如在舊教材中表述氣團概念時，大團空氣在水平方向上有比較均勻的溫度和濕度等物理性質，在垂直方向上有相似的各種物理性質，這種情況下的大團空氣就是氣團。而新教材中直接說，空氣中水平方向上有分布比較均一的溫度和濕度等物理性質，這種情況下的大范圍空氣就是氣團。

在新教材中定義太陽直射點的回歸運動，其文字表述為，太陽直射點的回歸運動就是其在南北回歸線之間的往返運動，而舊教材中說太陽直射點的回歸運動是其在赤道南北的周期性往返運動。由這些概念表述的變化中可以看出，新的表述更加簡潔，其釋義也更加清晰明了，學生在學習這些概念時不會像以前那么吃力，會比較容易理解和接受這些知識，有助于提高學生學習地理的興趣。

三、對個別字眼和詞語予以更改，使概念表述變得更加嚴謹和科學

在舊教材中表述正午太陽高度的變化這一概念時，稱正午太陽高度在同一天由太陽直射點朝著南北兩側遞減，而人教版新教材中將“天”換成了“時刻”，其他都沒有變化。這兩種表述似乎沒多大變化，絲毫不影響學生基礎題目的解答，例如對夏至日正午太陽高度在全球各緯度的變化規律進行描述時，我們都會給出“由南北回歸線朝著南北兩側遞減”的答案，但是再仔細想想的話就覺得這個表述有些不明確，北回歸線不能指定一個區域，它只是一條緯線，太陽直射點回歸運動時刻在進行，不可能在夏至日那天停在北回歸線上不動，因此在新教材中對太陽直射點的回歸運動概念的表述，較為嚴謹和科學。

四、對原有概念表述予以充實，使其更易理解

在舊教材中表述內力作用時，稱內力作用能量來源于以地球內部熱能為主的地球本身。而在人教版新教材中稱內力作用的能量來源于以放射性元素衰變產生的熱能為主的地球內部，主要有地殼運動、變質作用以及巖漿活動這三個表現。由上述可知，差別之一在于“地球本身”和“地球內部”，這兩個表述是有明顯區別的，其指定范圍根本不一樣，地球內部是包含在地球本身里的，新教材里的表述比較切合實際。差別之二在于“放射性元素衰變產生”這一內容的增加，使學生能夠將其輕易和化學知識聯系起來，對其的理解更為容易。

再比如褶皺定義的描述，在舊教材中稱地殼運動時強大的擠壓作用使巖層產生彎曲變形，這就是褶皺。在新教材中，地殼運動時強大的擠壓作用使巖層產生塑性變形，一系列波狀彎曲得以產生，就叫作褶皺。很明顯后者的表述在原基礎上對其進行了完善，使其更為形象化。

五、對原來概念表述予以更改

在舊教材中稱太陽活動就是太陽大氣時常性的變化和劇烈的變化。新教材中稱太陽活動是太陽大氣經常性的大規模運動。

針對水循環的表述，舊教材簡單稱水循環就是自然界的水循環往復運動的過程。人教版新教材中的表述則比較詳細具體，稱自然界的水在四大圈層的各個環節中的連續運動的過程就是水循環，當然，指出了這四個圈層為水圈、大氣圈、巖石圈和生物圈。