空氣調(diào)節(jié)與中央空調(diào)裝置是制冷專業(yè)中一門重要的專業(yè)課。筆者在教學(xué)中，除了講授書本基本知識外，還增加了與其密切相關(guān)的環(huán)保節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目教學(xué)，如冰蓄冷制冷系統(tǒng)和地源熱泵技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。以下以太陽能輔助地源熱泵技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)為例展開論述。
一、布置課外作業(yè)，讓學(xué)生收集該項(xiàng)目的相關(guān)資料
首先教師對學(xué)生進(jìn)行分組，每組６人比較合適，每人都有明確的分工，每個學(xué)生至少回答一個問題。教師把項(xiàng)目統(tǒng)圖復(fù)印給每一小組，并提出相關(guān)問題，讓學(xué)生在課前進(jìn)行相關(guān)資料的收集。小組長對各組員回答的問題以海報(bào)的形式進(jìn)行歸納總結(jié)。
此項(xiàng)目教學(xué)相關(guān)的問題是（至少６題）：解釋熱泵的概念；系統(tǒng)圖的組成；系統(tǒng)圖的工作原理；此技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)；目前應(yīng)用中存在哪些問題，解決方法是什么；在收集資料和學(xué)習(xí)的過程中，各小組的疑問是什么。這次項(xiàng)目教學(xué)的系統(tǒng)圖——太陽能輔助地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)圖，見下頁圖。
二、在授課過程中，讓學(xué)生成為主角
教師讓小組表述課外作業(yè)成果，表述過程中教師適當(dāng)進(jìn)行引導(dǎo)與鼓勵。然后教師結(jié)合學(xué)生的課外成果展示情況，再利用課件進(jìn)行詳細(xì)講解。學(xué)生的課外作業(yè)歸納如下。
1.熱泵技術(shù)的基本概述
熱泵技術(shù)在空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域的應(yīng)用中主要分為三類：空氣源熱泵、水源熱泵以及地源熱泵。在自然條件下，熱量只會從高溫物體傳向低溫物體。要想熱量從溫度較低的物體傳向溫度較高的物體必須借助一定的裝置，這個裝置就是熱泵技術(shù)裝置。地源熱泵在一些發(fā)達(dá)國家已使用了幾十年，主要用于生活熱水和空氣調(diào)節(jié)，即夏季的供冷和冬季的取暖。地源熱泵系統(tǒng)分為四種類型：地表水式地源熱泵、地下水式地源熱泵、垂直式地源熱泵、水平式地源熱泵。前兩種類型技術(shù)上和條件限制上較多，在我國推廣較難。后兩種類型屬地埋管地源熱泵，埋管換熱器需要一定面積的土地，因此地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)非常適合在我國農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。太陽能輔助地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)就屬于后兩種中的一種。

太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)圖
2.太陽能輔助地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)圖工作原理
太陽能輔助地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)主要分三部分：制冷系統(tǒng)機(jī)組、間接制冷系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)（以夏季循環(huán)系統(tǒng)為例）。
（1）制冷系統(tǒng)機(jī)組，主要由壓縮機(jī)、四通換向閥、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器四大部件組成。這四大部件通過銅管進(jìn)行連接，內(nèi)部充注一定量的制冷劑。制冷劑在機(jī)組內(nèi)不停地進(jìn)行循環(huán)流動，其工作過程為：壓縮→冷凝→節(jié)流→蒸發(fā)→壓縮四個熱力循環(huán)過程，通過制冷劑的相變過程可以實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)制冷或制熱的目的。
①壓縮機(jī)是整個機(jī)組的“心臟”，把制冷劑從低溫低壓氣體壓縮為高溫高壓氣體。
②冷凝器是放熱即輸出熱量的設(shè)備。制冷劑在冷凝器中由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，此相變過程是需要放熱的，制冷劑把在蒸發(fā)器中吸收到的熱量以及壓縮機(jī)所消耗的能量在冷凝器中放走，放出的熱量被冷卻介質(zhì)即土壤帶走，這樣整個系統(tǒng)就達(dá)到能量守恒。
③節(jié)流裝置主要是調(diào)節(jié)制冷劑的流量，起到節(jié)流降壓的作用。
④蒸發(fā)器是吸熱即輸出冷量設(shè)備，它的作用是使蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，此相變過程是一個吸熱的過程，吸收被冷卻物體（一般為水）的熱量，達(dá)到制冷的目的。
⑤四通閥通過改變制冷劑的流向，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱的轉(zhuǎn)換。夏季時的冷凝器在冬季時轉(zhuǎn)變?yōu)檎舭l(fā)器，夏季時的蒸發(fā)器在冬季轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠鳌?br />（2）間接制冷系統(tǒng)。在間接制冷系統(tǒng)中，制冷設(shè)備冷凝器先放熱給某種液態(tài)物質(zhì)（載冷劑），再利用升溫后的該液態(tài)物質(zhì)在需要冷氣的區(qū)域中放出熱量，然后再進(jìn)行循環(huán)。
載冷劑又稱為冷媒，它在間接制冷系統(tǒng)中作為一種中間介質(zhì)，吸收降溫區(qū)域的熱量然后傳遞給蒸發(fā)器中的制冷劑，然后制冷劑又把熱量在冷凝器中釋放給冷卻水系統(tǒng)。
由上圖可以看出，由于制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器里的制冷劑由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中需要吸收熱量，吸收載冷劑的熱量后，使載冷劑的溫度降低，載冷劑降溫后通過載冷劑泵送到用冷區(qū)域，這樣通過空調(diào)末端設(shè)備風(fēng)機(jī)盤管就會吹出冷風(fēng)。
（3）冷卻系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)機(jī)組冷凝器內(nèi)的制冷劑是由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程，此過程是需要放熱，它把熱量傳到冷卻水中，由冷卻水帶走。然后冷卻水再與土壤換熱器進(jìn)行熱交換后，回到太陽能地能疊加器進(jìn)行熱交換，流回到蒸發(fā)器與制冷劑進(jìn)行熱交換。
3.地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
（1）優(yōu)點(diǎn)。
一是節(jié)能，屬于可再生環(huán)保的清潔能源。運(yùn)用熱泵技術(shù)只消耗比較少的能量，卻能獲取較大的冷能或熱能，獲取的能量是消耗能量的4～7倍。該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。能量的取得不受時間和空間的限制，是可再生的清潔能源。
二是該系統(tǒng)節(jié)省空間和運(yùn)行成本，使用壽命較長。該系統(tǒng)易損件少，維護(hù)相對簡單。由于所有的部件都安裝在室內(nèi)或埋在地下，延長了使用壽命。地源熱泵機(jī)組緊湊，沒有冷卻塔和鍋爐房，節(jié)省空間。另外與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，可節(jié)約30%～40%的運(yùn)行成本。
三是噪聲小，吹出的冷風(fēng)或暖風(fēng)柔和舒適。
（2）缺點(diǎn)。
地源熱泵在我國農(nóng)村的推廣十分不理想。首先，單獨(dú)住宅利用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)造價大概是400元每平方米，此費(fèi)用對于農(nóng)村普通家庭來說根本無法承擔(dān)。其次，農(nóng)村的房屋隔熱措施普遍做得不好，這樣系統(tǒng)負(fù)荷增大，使用成本增高。再次，相對而言，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)仍是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，在使用過程中容易造成誤操作，嚴(yán)重時甚至使系統(tǒng)損壞。
（3）解決方法。
一是政府把一部分節(jié)能減排的經(jīng)費(fèi)用于支持在農(nóng)村推廣應(yīng)用地源熱泵技術(shù)，按供熱面積給予居民補(bǔ)助，參照“家電下鄉(xiāng)”的政策進(jìn)行補(bǔ)助。
二是建立地源熱泵行業(yè)組織，修訂、完善工程和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)，政府設(shè)立相應(yīng)的專業(yè)輔助機(jī)構(gòu)對農(nóng)村已建的地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，專業(yè)技術(shù)人員對使用此系統(tǒng)的用戶進(jìn)行再培訓(xùn)。
三是除增大政府投入外，先進(jìn)行試點(diǎn)建設(shè)，政府可以聯(lián)合多個部門，如建設(shè)、房管、環(huán)境監(jiān)督等部門，在農(nóng)村住房建設(shè)方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。
三、小結(jié)
每個小組的互評和教師的課堂小結(jié)是*的。項(xiàng)目教學(xué)主要是以學(xué)生為主、教師為輔的方式進(jìn)行。在每一次項(xiàng)目教學(xué)中，小組間互評是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效方法之一。教師可直接在黑板上畫上表格，讓每組的三位代表進(jìn)行投票（不能投自己，只能投別人），獲票多的為優(yōu)勝者。教師好準(zhǔn)備一定的禮物，獎勵獲獎的小組。
教師的小結(jié)是*的。小結(jié)的主要內(nèi)容是總結(jié)學(xué)生表現(xiàn)出的進(jìn)步，包括肯定學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和熱情明顯提高，學(xué)生的語言表達(dá)能力得到了很好的鍛煉。后教師回答學(xué)生提出的問題，提出下一個項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)。