制冷空调设备焓差性能实验室在教学中的应用探讨

张忠斌，邓青青，蔡丹丹,张道明，曾建国

（1.南京师范大学能源与机械工程学院；2.南京冠福建设工程技术有限公司，江苏 南京 210000）

随着科学技术的飞速发展以及社会的不断进步，中国偌大的市场对人才的需求也越来越大。实验室建设不断加强，实验装置不断更新，为培养学生掌握专业知识能力，实际操作能力，发现、分析和解决问题能力，提供了平台和条件。制冷空调设备焓差性能实验室是暖通专业学生的重要实验基地，在案例库实践教学中有着举足轻重的作用，对于学生的全面发展也是必不可少的。以案例为基础和先导，对于学生普遍关心的深层次理论问题进行实验，用先进的实验装置模拟现实环境，用精确的仪表测量实验数据，得出实验结果。通过实验，学生可以验证自己的猜想，可以对未知的问题进行探索，可以发现问题中隐藏的实践价值。从文献的查阅、实验方案的拟定与实施、仪器的使用、实验操作、数据处理到论文的写作，学生既满足了自己的好奇心，又为科研尽了一份力。

1 案例库教学及焓差实验室介绍

1.1 案例库教学

学生在已经具有较扎实的理论基础和较高的实践操作能力的前提下，给出案例开展科研设计，并在已知的基础上开拓创新，在此过程中，实验性质由验证型向研究创新型过渡。具体地讲，就是通过引入一个案例，让学生对理论知识、已知案例的学习，并进行相应的实验研究、创新研究。研究生案例库和焓差实验室的结合，是服务于专业教学，服务于发展需求，能够解决未能解决的专业问题，培养学生的创业创新思维。

1.2 焓差实验室

制冷空调设备焓差实验室给暖通专业的学生提供了一个很好的实践平台，是大学生的实践基地、创业孵化基地，是学校校级重点实验室、中国制冷学会科学普及教育基地。基于实验室条件，本科生和研究生在老师的带领下进行实验研究，学生在实验室的条件支持和老师们的指导下参加了各类竞赛并连续获得标志性成果。焓差实验室常用于提供所需要的工况条件，如一定温度、一定相对湿度等环境条件，来测量空调产品的水流量、风量、耗电量、制冷（制热）能力等，是现代空调检测装置和设计的重要检测场所。具体原理图如图1、图2。

图1 室内间被试机性能测试原理图

图2 室外间被试机性能测试原理图

2 焓差实验室在案例库实践教学中的应用实践

要完成案例库实践教学，首先要有一支专业的科研团队，能够带领刚踏入实验室的学生完成一些实验，以便他们以后能够独立地进行实验操作；其次，要有一个设备完善的实验室，使学生能够充分实施自己的想法，并且能够使实验室的安全得到保障；最后，要有一个开放的实验室，使学生能够灵活地支配自己的时间，可以在课余时间进入实验室进行自己的实验。

2.1 案例1#数据中心热环境研究

焓差实验室不仅为教学服务，也要为科研服务。数据中心机房具有高密度的电子设备，属于高密度耗能电子设备集成区。为了保证设备安全稳定的运行,创造良好的数据中心热环境显得尤为重要。数据中心内气流组织的运行效果是通过热环境来呈现的，优化出合适的气流组织形式,不仅有利于减少数据中心局部热点产生,改善热环境,还能提高冷量的利用率。

学生结合案例内容，通过数值模拟，得出几种最优的空调风道结构。通过焓差实验室模拟数据中心的室内条件，进行不同风道结构下，测量室内温度场、速度场以及稳定性，并在最优模型基础上，调节送风温度，进一步优化机房气流组织。通过实验将一组数据衍生到多组数据，从一方面发展到多方面考虑问题。针对本案例，让学生充分发挥其自主学习和思考的能力，思考了除了优化风道的结构外，还可以从哪些方面来优化机房的气流组织，并把自己的想法在焓差实验室内进行实测检验。

3 结语

在经济全球化的今天，中国尤其注重在基础教育中融入创业教育，这就对培养学生的创业创新思维提出了新的较高要求。案例库实践教学方法符合学生的认识规律和实际水平，是实现以学生自我训练为主的实验教学新模式。它能够使学生脱离书本的禁锢，开拓思维，大胆提出质疑，勇于挑战权威，不放过任何存在疑虑的地方，用事实证明自己的观点。学生通过对部分热点研究问题进行检索以及查阅相关资料，并借助焓差实验室中大型机械设备及测量仪器，对理论知识进行实证，不仅可以在专业学习上取得巨大的进步，甚至还可以在有国际影响的期刊上发表研究论文。焓差实验室给了暖通专业学生很好的发展空间，在实验过程中可以很好地拓展大学生的智力和思路，培育其创新潜意识，提高专业技能、实践能力及科学精神。合理地利用实验室的资源，不仅能够使学生得到全面发展，使学校教学质量得到提升，还能促进国家科研水平的进步、社会经济水平的提高。这是高等教学的需要，也是时代的需要。