科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探析——以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)研究為例

曹振華

科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探析——以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)研究為例

曹振華

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 西安 710302）

以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)研究科研項目為背景，介紹了該科研項目的基本情況、搭建的實(shí)驗平臺及最終的科研成果。探析了將該科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的過程及方法，通過將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，有力的促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，大大增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力，有力的促進(jìn)了高職院校的教育教學(xué)質(zhì)量的提高，為高職院校的教育教學(xué)發(fā)展開辟了一片新天地。

空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)；實(shí)驗平臺；科研成果；教學(xué)資源

0 引言

科學(xué)研究和教育教學(xué)是高職院校工作中相輔相成的兩個不可分割的部分。教學(xué)工作是教師把已知的已經(jīng)成熟的知識傳授給學(xué)生，主要是把已有的知識講解清楚，讓學(xué)生能夠理解整個的知識體系以及相應(yīng)的知識點(diǎn)，做到能夠熟練運(yùn)用所學(xué)知識；科學(xué)研究則是老師引導(dǎo)學(xué)生對未知領(lǐng)域的探索研究，重在培養(yǎng)學(xué)生在遇到問題時如何去分析以及如何去解決的思路和能力。如果能夠?qū)⒖蒲谐晒^好的轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，將會對學(xué)生以后走上工作崗位自行解決實(shí)際問題起到不可估量的作用。同時，在學(xué)校期間也可以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)習(xí)慣和鉆研能力，從而培養(yǎng)了學(xué)生在今后的工作崗位上鉆研并解決問題的基本能力。對學(xué)校來說，也可增加科研項目設(shè)備儀器一次性投入的重復(fù)利用，提高了科研項目的收益率，節(jié)約學(xué)校對實(shí)驗設(shè)備的投資成本。因此，如何將科研成果有效地轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源值得所有高職院校教師的思考和探索。

1 科研成果簡述

1.1 項目簡介

隨著人們節(jié)能節(jié)水的意識不斷提高和我國節(jié)能減排政策的大力提倡和堅決貫徹，空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量冷凝水的有效回收利用進(jìn)入了大眾的視野，經(jīng)空調(diào)行業(yè)相關(guān)研究人員分析研究探索，已經(jīng)取得了一定的碩果，但目前而言，人們對空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水認(rèn)知還不是很足，對其回收利用技術(shù)不認(rèn)可及不接受、對其回收的冷凝水水質(zhì)問題的懷疑等原因，真正將其付諸于建筑實(shí)際工程中的并不多。

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)遍布于我國各個建筑中，中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是制冷量特別大，因此其產(chǎn)生的冷凝水量也大，如果能設(shè)計出一套冷凝水回收利用系統(tǒng)，那么經(jīng)濟(jì)效益將會顯而易見。例如，我國深圳機(jī)場候機(jī)樓的中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的設(shè)計，其由何志豪[1]等人對該系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析研究，對該系統(tǒng)進(jìn)行了冷凝水量的計算，根據(jù)其分析計算結(jié)果對該空調(diào)系統(tǒng)冷凝水提出了回收利用設(shè)計的方案，根據(jù)設(shè)計方案對該空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的工程改造。首先將冷凝水集中收集起來，然后將其通過水泵和管道與冷卻塔相連，將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水送入冷卻塔集水池中，從而將冷凝水作為冷卻水的補(bǔ)水進(jìn)行回收利用，并且經(jīng)這樣的改造當(dāng)年就收回了成本，可見經(jīng)濟(jì)效益明顯。該空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用方案也可推廣到其他候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)中。再譬如，青島即墨某大型超市的中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的設(shè)計，其由李景帥[2]等人對該商場的空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，通過工程實(shí)例分析了其空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝水量的大小和其影響產(chǎn)生量大小的因素等兩個方面，發(fā)現(xiàn)將其冷凝水作為冷卻塔的補(bǔ)水系統(tǒng)，具有初投資較小、經(jīng)濟(jì)效益見效快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

在國外，空調(diào)冷凝水的回收利用技術(shù)研究也早已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域。例如，在德國，基本所有的家用空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水都回收用于直接冷卻室外的冷凝器，這個技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。而在美國，關(guān)于空調(diào)冷凝水回收利用技術(shù)研究已經(jīng)取得很多的發(fā)明專利，譬如，Kevin Teller教授發(fā)明了一種將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水直接送入新風(fēng)機(jī)組的回收利用裝置，用來直接調(diào)整新風(fēng)溫度，起到了一定的節(jié)能效果。在1996年，Michael Charles L發(fā)明了將空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水作為制備飲用水的原水的回收利用裝置，該裝置將空調(diào)冷凝水經(jīng)過過濾和再凈化，從而作為辦公樓、住宅等地方的飲用水，大大節(jié)約了水資源。

在全球，大部分地區(qū)都水資源及其短缺，那么空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)的研究和應(yīng)用就意義尤為重要，例如，在中東國家伊朗，其僅國際機(jī)場一個地方每年就能回收利用104m3左右的中央空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水，他們將回收來的冷凝水用來灌溉機(jī)場周圍的花草樹木、沖刷機(jī)場周邊廁所等，這樣不僅合理的回收并充分的利用了空調(diào)產(chǎn)生的大量冷凝水，而且給國際機(jī)場節(jié)約了大量的水資源，對這些水資源短缺的國家該技術(shù)具有重要的借鑒意義[3]。

因此，本科研項目以空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用技術(shù)作為研究的對象，進(jìn)行深入研究，以探討空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收利用的技術(shù)方法、可行性分析及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益等問題。

本項目研究及擬解決的核心問題：

（1）根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗和相關(guān)空調(diào)工程實(shí)例，對其產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行特性分析研究，對其水質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析，對不同空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的水量進(jìn)行分析計算，根據(jù)這兩個方面，設(shè)計出空調(diào)冷凝水的水處理工藝流程。

（2）通過實(shí)驗分析探索各種空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的回收利用方法，并與校外空調(diào)工程公司合作，根據(jù)實(shí)際工程實(shí)例，進(jìn)行相關(guān)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水回收利用工程技術(shù)的設(shè)計研究。

（3）根據(jù)空調(diào)公司安裝的實(shí)際工程實(shí)例對冷凝水回收利用系統(tǒng)進(jìn)行其經(jīng)濟(jì)效益分析和可行性分析，其分析結(jié)果將會對空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的回收利用技術(shù)有一定的參考意義。

1.2 本項目研究需搭建的實(shí)驗平臺

課題組通過搭建了一下幾個實(shí)驗平臺很好地對該項目涉及的幾個問題進(jìn)行了研究：

（1）建立制冷系統(tǒng)試驗臺。要研究空調(diào)冷凝水系統(tǒng)的回收利用技術(shù)，首要問題就是搭建一個合理的制冷系統(tǒng)，本課題將通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)及走訪相關(guān)專家來建立一個合理的制冷系統(tǒng)。

（2）搭建戶式中央空調(diào)系統(tǒng)冷凝水回收試驗臺，分析其運(yùn)行節(jié)能效果。

（3）搭建中央空調(diào)冷凝水系統(tǒng)回收實(shí)驗臺，分析其運(yùn)行節(jié)能效果。

1.3 項目研究最終科研成果

該項目通過對戶式中央空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)（新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管）的冷凝水產(chǎn)生量進(jìn)行分析計算，并加以利用分析，得出以下三個研究結(jié)論：

（1）本項目對戶式中央空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)（新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管）的冷凝水發(fā)生量進(jìn)行了理論計算，并以西安某高級辦公樓為例，計算出單位空調(diào)面積上產(chǎn)生的冷凝水量為1.93×10-5kg/(m2·s)。其中新風(fēng)處理過程中產(chǎn)生的冷凝水量占74%，室內(nèi)人員散濕產(chǎn)生冷凝水量占19%，室內(nèi)空氣產(chǎn)生冷凝水量占7%[4]。

（2）空調(diào)中回收的冷凝水可以作為冷卻塔補(bǔ)充水，城市綠化用水和景觀用水。經(jīng)實(shí)踐運(yùn)行計算分析，結(jié)果表明，投資的回收系統(tǒng)設(shè)備一年即可收回成本，其節(jié)能和節(jié)水效果明顯[5]。

（3）空調(diào)冷凝水是一種高度純凈的水，腐蝕性強(qiáng)，必須考慮采用防腐蝕材料；同時也可能攜帶污染物和細(xì)菌，應(yīng)根據(jù)具體情況對冷凝水進(jìn)行消毒處理[6]。

2 本科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的應(yīng)用

項目組全體人員團(tuán)結(jié)合作，投入了大量的精力，在廣泛調(diào)研查閱有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，高水平、高質(zhì)量地完成了本項目的研究，并在隨后的實(shí)驗教學(xué)中不斷地充實(shí)完善，取得了滿意的成果。

（1）在某些課程的理論和實(shí)驗教學(xué)中，可以利用本科研成果進(jìn)行理論和實(shí)驗教學(xué)。比如，制冷技術(shù)、空氣調(diào)節(jié)工程技術(shù)這兩門專業(yè)核心課，在教學(xué)中如果能很好的利用此研究成果，將會起到事半功倍的效果。例如，在制冷技術(shù)課程教授過程中，在有關(guān)空調(diào)四大件工作原理、運(yùn)行等理論時，以前在課堂上只是理論講解，對教師來說，很費(fèi)勁，但學(xué)生還不理解，現(xiàn)在可以直接利用此項目的實(shí)驗平臺進(jìn)行功能演示，其區(qū)別和相同點(diǎn)很直觀的顯示出來了，對學(xué)生來說，大大地加深了制冷系統(tǒng)的理解力和印象，學(xué)習(xí)本課程的興趣也會大大提高。在空氣調(diào)節(jié)工程技術(shù)課程授課中，在有關(guān)戶式中央空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)兩個系統(tǒng)的特點(diǎn)講解過程中，同樣存在這個問題，教師在課堂上用理論講兩種空調(diào)的組成及工作過程、特點(diǎn)等，學(xué)生同樣理解不深。那么，現(xiàn)在利用本科研項目搭建的中央空調(diào)平臺可直觀的將其呈現(xiàn)給學(xué)生，其教學(xué)效果明顯提高。通過在理論課程中融入科研成果的講解，也可以表現(xiàn)出教師本人的科研能力和專業(yè)素養(yǎng)，這將大大提高教師個人的教學(xué)魅力，大大提高課堂教學(xué)吸引力，對教學(xué)質(zhì)量的提高將會產(chǎn)生巨大的影響[7]。

（2）在中央空調(diào)課程設(shè)計中可以讓學(xué)生利用此項目平臺來設(shè)計一個空調(diào)冷凝水回收系統(tǒng)。課程設(shè)計是普通高等職業(yè)院校教育實(shí)踐環(huán)節(jié)的一個重要組成部分，是對學(xué)生工程實(shí)踐教學(xué)能力的重要一環(huán)[8]。通過課程設(shè)計，不僅可以提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行全角度的總結(jié)分析的能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程中遇到的問題的本領(lǐng)，因此課程設(shè)計在高職院校中是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)?？蒲谐晒芯勘旧砭褪墙鉀Q工程中遇到的一些實(shí)際問題，通過學(xué)生借助其項目的實(shí)驗平臺進(jìn)行課程設(shè)計，讓學(xué)生能夠體會到在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計的感覺，大大增加學(xué)生對課程設(shè)計的興趣，提高了課程設(shè)計的質(zhì)量。

（3）空調(diào)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計可利用此項目研究平臺進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計研究。高職院校畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，應(yīng)獨(dú)立完成本畢業(yè)設(shè)計。通過畢業(yè)設(shè)計情況可以反應(yīng)學(xué)生在校學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)知識情況，是學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的匯總、分析、運(yùn)用、創(chuàng)新的一個綜合過程，將會對學(xué)生以后走上工作崗位獨(dú)立分析和解決問題起到重要的作用[9]。此科研成果是解決空調(diào)工程實(shí)際問題的項目，因此引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合該科研成果選題，貼合實(shí)際，鼓勵學(xué)生查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)研究已經(jīng)成熟的研究方法，并在此基礎(chǔ)上，對該科研成果項目進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，也可不斷完善實(shí)驗研究成果，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和改進(jìn)實(shí)驗平臺雙贏。

（4）在實(shí)驗實(shí)訓(xùn)過程中可充分利用此研究成果。充分發(fā)揮本科研項目搭建的三個實(shí)驗平臺，將所有搭建的實(shí)驗平臺都可應(yīng)用于實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，不僅可以很好地培養(yǎng)學(xué)生，鍛煉學(xué)生的動手能力，而且可以讓教師本人參與進(jìn)來，可以有針對性地解答學(xué)生提出的問題，整個實(shí)驗實(shí)訓(xùn)過程教師可以進(jìn)行有效的控制[9]。通過將本科研成果有效轉(zhuǎn)化為實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，不僅可以利用自身的科研優(yōu)勢，提高了實(shí)驗實(shí)訓(xùn)的教學(xué)能力和水平，而且還實(shí)現(xiàn)科研向教學(xué)方面的逐步滲透，大大地增加了科研項目設(shè)備儀器一次性投入的重復(fù)利用，從而提高了科研項目的收益率。

（5）項目科研成果可有效的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，在校學(xué)生在該課題的研究基礎(chǔ)上可通過自己的不斷探索和改進(jìn)實(shí)驗方法，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗環(huán)境，對該課題的研究成果進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案，不斷促進(jìn)該成果的進(jìn)一步改良和發(fā)展。從而不但培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且也有可能在不斷地實(shí)踐實(shí)驗和檢驗下促進(jìn)本行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

（6）在各級各類制冷技能大賽中可充分利用此項目試驗平臺進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。目前各級各類技能大賽基本涵蓋了戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的組裝與調(diào)試、制冷與空調(diào)設(shè)備組裝與調(diào)試、制冷設(shè)備安裝與調(diào)試等幾種大賽。而這幾種大賽都可以利用本項目的三種試驗平臺進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。大大的提高了學(xué)生的實(shí)操能力，并且為學(xué)校節(jié)約了投資購買大賽設(shè)備的資金。本校學(xué)生就是利用該項目的試驗平臺進(jìn)行刻苦訓(xùn)練，在2017年全國機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽——“三向杯”制冷設(shè)備安裝與調(diào)試技能大賽中獲得全國二等獎的優(yōu)異成績。

3 結(jié)論

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在我國大量高職生畢業(yè)后，在走向工作崗位時，并不能立即轉(zhuǎn)正，都要經(jīng)過一段時間的企業(yè)或公司的培訓(xùn)，是什么原因?qū)е逻@樣的現(xiàn)象屢見不鮮呢？原因有很多，其中最主要的原因是學(xué)生在校期間所學(xué)到的理論課程與社會上所需要的能力相脫節(jié)。隨著社會科技的發(fā)展，市場競爭不斷地加劇，就業(yè)壓力也越來越大，如何提高高職畢業(yè)生的就業(yè)競爭力已經(jīng)是目前各個高職院校迫切需要解決的問題。因此，我們應(yīng)該改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式，使培養(yǎng)出的人才具有一定市場競爭力。那么如何能將高校具有前沿的科研項目很好地轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，讓其學(xué)生沒有出校門前就能接觸并熟練掌握了本行業(yè)的前沿知識，讓學(xué)生真正能達(dá)到出了校門就能上崗工作，這些問題值得我們所有從事高職教育人的思考和探索。

[1] 何志豪,王龍.中央空調(diào)冷凝水回收利用工程實(shí)例與分析[J].建筑節(jié)能,2008,36(12)22-24.

[2] 李景帥.淺述商場中央空調(diào)冷凝水回收利用[J].建筑技術(shù)研究,2012,(10):62.

[3] 曹振華.空調(diào)系統(tǒng)中冷凝水作為水資源的回收利用技術(shù)研究[J].制冷與空調(diào),2019,(5):509-512.

[4] 趙若焱,曹振華.空調(diào)系統(tǒng)中冷凝水作為水資源的回收利用技術(shù)研究[J].系統(tǒng)仿真技術(shù),2019,(2):156-160.

[5] 李建堯.某酒店夏季空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].制冷與空調(diào),2016,(4):423-426.

[6] 張麗潔,楊晚生.空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的回收利用分析[J].暖通與空調(diào),2011,39(8):14-29.

[7] 歐陽生春,張文宇,蔡龍俊.空調(diào)冷凝水作為水資源的回收利用[J].建筑科學(xué),2006,(5):39-42.

[8] 李琦,翁榮華.夏季空調(diào)冷凝水回收利用方案的實(shí)施[J].能源工程,2006,(2):59-61.

[9] 曹振華.科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探索——以地源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究為例[J].制冷與空調(diào),2020,(1):104-107

Research on the Transformation of Scientific Research Achievements into Teaching Resources——A Case Study of Recycling Technology of Condensed Water in Air Conditioning System

Cao Zhenhua

( Shaanxi Institute of Technology, Xi’an, 710302 )

Based on the research project of condensate recycling technology in air conditioning system, the basic situation of the research project, the experimental platform and the final research results are introduced. The process and method of transforming the scientific research achievements into high-quality teaching resources are discussed. By transforming research achievements into teaching resources, students' innovative ability has been effectively promoted, the practical ability of students has been greatly enhanced, and the quality of education and teaching in higher vocational colleges has been effectively promoted, thus opening up a new world for the development of higher vocational education and teaching.

Recycling technology of condensed water in air conditioning system System; Experimental Platform; Scientific Research Achievements; Teaching Resources

TU831.6

A

1671-6612（2021）02-272-04

陜西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度立項課題：“職業(yè)院校科研成果有效轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的探索與實(shí)踐”（課題批準(zhǔn)號：SGH20Y1578）

曹振華（1978.02-），男，研究生，副教授，E-mail：106741438@qq.com

2020-08-04