時間：2023-03-30 10:40:08
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據統計，建筑電氣火災中，電氣線路引發的火災占電氣火災的60%以上。
論文百事通而其中最為常見電氣線路火災又屬短路故障引發的火災和線路長期過載引發的火災。
1.1短路故障火災防范短路，俗稱連電，是指電氣線路中相線與相線、相線與零線之間短接起來的現象。發生短路時，線路中的電流增加為正常時的幾倍甚至幾十倍，而產生的熱量又與電流的平方成正比，使得溫度急劇上升，大大超過允許范圍。如果溫度達到可燃物的引燃溫度，即引起燃燒，從而導致火災。
引起建筑電氣短路的原因多樣。當電氣設備的絕緣老化變質或受到高溫、潮濕或腐蝕的作用而失去絕緣能力，即可能引起短路事故。絕緣導線直接纏繞、勾掛在鐵釘或鐵絲上時，由于摩擦或鐵銹腐蝕，很容易使絕緣破壞而形成短路。由于設備安裝不當或工作疏忽，可能使電氣設備的絕緣受到機械損傷而形成短路。由于所選用設備的額定電壓太低，不能滿足工作電壓的要求，可能擊穿而短路。由于維護不及時，導電粉塵或纖維進入電氣設備，也可能引起短路事故。由于管理不嚴，小動物或生長的植物也可能引起短路事故。在安裝和檢修工作中，由于接線和操作錯誤也可能造成短路事故。此外，雷電放電電流極大，有類似短路電流且比短路電流更強的熱效應，也可能引起火災。
防止建筑電氣線路短路的措施主要有：第一，嚴格按照《電氣設計規程》的規定，設計、安裝、調試、使用和維修電氣線路。第二，防止電氣線路絕緣老化，除考慮環境條件的影響外，還應定期對線路的絕緣情況進行檢查。第三，不同的工作環境，電氣線路中導線和電纜的選擇和敷設，應根據相應的國家標準規定進行。第四，加強電氣線路的安全管理，防止人為操作事故和未經允許情況下亂拉亂接線路。
1.2線路長期過載火災防范過載，也稱過負荷運行，是指超過電氣線路和設備允許負荷運行的現象。負荷是指電氣設備和線路中通過的功率或電流。線路發生過載的主要原因是導線截面積選用過小，實際負荷遠遠超出了導線的安全載流量，或在線路中加入過多或功率過大的設備等原因所造成的。
防止建筑電氣線路長期過載的措施主要有：第一，要做好導線材料的選擇。由于國家“以鋁代銅”的政策影響，許多地方一般采用鋁芯導線，但對于電路要求較高的建筑，為提高截面載流能力，便于敷設，應多采用銅芯線。同時進行精確的負荷計算，合理選擇導線的截面。第二，根據不同的環境不同的功能確定導線的敷設方式。一般吊頂內的電線應使用不燃或難燃材料管配線，如PVC管，也可以用金屬管配線，或帶金屬保護的絕緣線，用來避免導線短路時引燃可燃物。消防用電的傳輸線路應采用穿金屬管，經阻燃處理的硬質塑料管或封閉式線槽保護方式布線。第三，高溫表面燈具附近的導線應采用耐熱絕緣導線（如玻璃、石棉、瓷珠等護套的導線）而不應采用具有延燃性絕緣導線。
隨著工業的發展和人民生活水平的提高，電熱設備從工業到家庭應用越來越廣泛，如電爐子、電烤箱、電暖氣、電熨斗等，而這些設備都容易使線路過載。這些電熱設備是把電能轉化成熱能的設備，具有功率大、加熱溫度高、控溫時間長的特點。據統計，許多電熱設備火災都是違反操作規程，將電熱器放到易燃材料上長時間烘烤未拔掉插頭等烤燃周圍可燃物而引起的。根據電熱設備的火災危險性，應采取的防火措施，一是電熱設備功率比較大，應防止線路過載，最好采用單獨的配線供電。二是電熱器具，如電烤箱、電熨斗、電烙鐵等，一般通電時，人員不能離開，應養成人走斷電的好習慣。為了確保家用電器的使用安全、防止火災，必須嚴格遵守電器安裝、使用的有關規定。
2重視建筑電氣照明的火災防范
建筑電氣照明已經成為建筑體不可缺少的重要組成部分，如果管理不善和使用不當也會發生火災。建筑電氣照明是把電能轉化成為光能而發光的一種光源。照明燈具在工作過程，往往要產生大量的熱，致使其玻璃燈泡、燈管、燈座等表面溫渡較高。其火災危險性十分顯著。電器照明設備，品種數量多，線路復雜，如果設計、安裝、使用不慎，極易引起火災。
防止建筑電氣照明火災的措施主要有：第一，要根據燈具的使用場所、環境要求選擇不同類型的燈具。第二，照明燈具在把電能轉換成光能的過程中，都伴隨有能量損耗，致使燈具表面溫度較高。所以要根據環境場所的火災危險性來選擇照明燈具，而且照明裝置應與可燃物，可燃結構之間保持一定的距離，嚴禁用紙、布或其他可燃物遮擋燈具。第三，燈具應安裝在不燃的基座上，盡可能安裝表面溫度較低的燈具，采用埋入式安裝在吊頂里面的燈具，與吊頂之間應作隔熱處理。照明光源盡可能采用冷光源，沒有條件的應保證燈具與可燃物之間的安全距離或采取隔熱措施。第四，鎮流器與燈管的電壓和容量應相匹配，鎮流器安裝時應注意通風散熱，不能讓鎮流器直接固定在可燃物上。第五，安裝有表面溫度較高的燈具時，應對燈具正面和散熱孔加裝鉛絲防護網或不燃材料制作的擋板，以減輕燈具爆裂時玻璃碎片和熾熱的燈絲飛濺造成危害。第六，采用霓虹燈時要特別注意安全問題，一般霓虹燈的工作電壓高，火災危險性大，安裝霓虹燈的燈柄、底板應采用不燃材料制作，或對可燃材料進行陰燃處理。當霓虹燈變壓器安裝在人員能接觸到的部位時應設防護措施。第七，要避免在燈光裝置區域懸掛旗幟或發射彩帶等空中移動物體，以防這些物品與高溫燈具直接接觸并發生纏繞或碰撞而引發火災。
3抓好建筑電氣系統輔助設備的火災防范
建筑電氣系統中配有許多開關、接觸器、繼電器等電氣接插件，由于在安裝、使用及維護方面的原因電氣接插件容易產生電弧、發熱現象，其火災危險性很大。有的建筑為了測試的需要，還安裝有臨時電源插座。有的建筑電氣把幾十個用電器同時開啟且持續時間長，火災危險極大。
防止建筑電氣系統輔助設備火災的措施主要有：第一，認真按照規定選型并按規定正確安裝，不應安裝在易燃易爆、受震、潮濕、高溫或多塵的場所，應安裝在干燥明亮、便于進行維修及保證施工安全、操作方便的地方。第二，避免安裝臨時插座，有實際需要的應充分考慮到電源線路的負荷承載能力，選擇適當型號的電插座，在承載力范圍內聯接用電器，并要注意它的運行狀態。第三，開關、接觸器、繼電器等電氣接插件應慎重選擇，要選擇優質合格產品。
4加強建筑電氣的監督管理
國家對建筑電氣各項工作都進行了規范，但在實際中往往執行不到位，因此，當務之急是提高各方的意識，按照規范建立完善的責任問責制度，調動各方的積極性，盡可能避免火災的發生。建筑電氣監督管理重點可以從以下幾個方面著手：
4.1制定建筑電氣設備使用的安全技術條件第一，對于地面和人身容易觸及的帶電設備，采取可靠的防護措施。第二，設備的帶電部分與地面及其他帶電部分保持一定的安全距離。第三，易產生過電壓的電力系統，采用避雷針、避雷線、保護間隙等過程電壓保護裝置。第四，低壓電力系統有接地、接零保護裝置。第五，對各種高壓用電設備采取裝設高壓熔斷器和斷路器等不同類型的保護措施；對低壓用電設備采用相應的低電器保護措施進行保護。第六，在電氣設備的安裝地點設安全標志。
4.2完善建筑電氣設備作業人員要求第一，無證不能上崗操作；如果發現非電工人員從事電氣操作，應及時制止，并報告領導。第二，嚴格遵守有關安全法規、規程和制度，不違章作業。第三，對管轄區電氣設備和線路的安全負責。第四，認真做好巡視、檢查和消除隱患的工作，及時、準確地填寫工作記錄和規定的表格。第五，架設臨時線路和進行其他危險作業時，完備審批手續，否則應拒絕施工。第六，積極宣傳電氣安全知識，制止違章作業和拒絕違章指揮。
4.3熟悉建筑電氣設備起火時操作要點當發現電氣設備或線路起火后，首先要設法盡快切斷電源。切斷電源要注意以下幾點：第一，起火后，由于受潮或煙熏，開關設備絕緣能力降低，因此，拉閘時最好用絕緣工具操作。第二，高壓應先操作斷路器而不應先操作隔離開關切斷電源；低壓應先操作磁力啟動器，而不是先操作閘刀開關切斷電源，以免引起弧光短路。第三，切斷電源的地點要選擇適當，防止切斷電源后影響滅火工作。第四，剪斷電線時，不同相電位應在不同部位剪斷，以免造成短路；剪斷空中電線時，剪斷位置應選擇在電源方向的支持物附近，防電線切斷后斷落下來造成接地短路和觸電事故。
5運用建筑電氣火災防范新技術
5.1電弧故障斷路器電弧故障斷路器(APCI)包括它的硬件和軟件的基本實現方法。其通過電流互感器感應AC(交流)電流的大小和di/dt，然后用OP(運放)進行處理后，將信號再輸入MCU(微控制器單元)進行A/D(模數轉換)處理，MCU將采樣數值進行分析，如果符合故障電孤的特性，MCU將發出斷珞器脫扣信號，使斷路器斷開。
傳統的斷路器只對過流、短路起保護作用，電弧故障斷路器(APCI)是在傳統的斷路器的基礎上添加了嶄新的功能——對電弧故障起保護作用，以防范電弧引發的火災。而電弧故障斷路器(APCI)是將傳統的過流、短路和漏電保護功能集成，再增加一個電流互感器。電弧斷路器（AFCI）硬件原理見下圖：
5.2自動探測定位的水炮滅火系統自動探測定位的水炮滅火系統如圖2所示。該滅火系統可以對大空間的火災位置做出高精度的自動定位，并自動瞄準火災位置噴水滅火，適用于大面積、大范圍的體育場館、火車站，大的批發市場、商城，大型影劇院的自動定位滅火。
5.2.1通過紅外線探測裝置探測火災，并自動定位火災的位置-紅外線探測裝置是由紅外線火災探測器2和圖像處理盤3構成，進行高精度的火災判斷，并自動定位火災的位置。紅外線火災探測裝置的監視范圍為水平方向200°，垂直方向90°，最遠距離200m。新晨
5.2.2滅火水炮瞄準火源位置噴射水柱，進行有效滅火。滅火水炮可以自動瞄準被紅外線火災探測裝置所定位的火災探測位置，進行噴水滅火。通過操作控制盤可以分別控制滅火水炮的俯仰角度、噴霧角度以及噴水壓力；并可根據火災位置的距離，自動選擇最適當的噴水途徑。而且可根據不同的使用情況進行自動噴水方式和手動噴水方式的切換。
5.2.3通過中央操作臺15對系統進行集中監視。中央操作臺15是進行系統集中監視以及進行總控制的裝置。在顯示信息的CRT裝置上，實時顯示系統狀態，并通過清晰易懂的圖表顯示，可準確掌握火災發生時的狀況以及噴水情況。另外，在中央操作臺15的操作部分可以遠離操作水炮和ITV監視器。
5.2.4通過ITV監視器確認火災情況。ITV監視器(攝像機)能夠瞄準紅外線火災探測裝置所定位的火災位置，并且把火災狀況顯示在中央操作臺15的彩色顯示器上。因此，ITV監視器發揮著滅火活動中的支持作用。
參考文獻：
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[3]陳永贊.淺談商場電氣防火[J].云南消防，2003(11).
關鍵詞：5S 現場管理 電泳涂裝
5S最早起源于日本，是日式企業獨特的一種管理方法，也是一切現場管理的基礎。自1986年，日本的5S著作逐漸問世，從而對整個現場管理模式起到了沖擊的作用，并由此掀起了工廠管理5S模式的熱潮。由于5S對塑造企業形象、降低成本、準時交貨、安全生產、高度標準化、創造令人心怡的工作場所等現場改善方面的巨大作用，被各國管理界所認同。
我國企業在使用55管理時，大多數都是使用通用方案，照搬照抄成功案例，過于流于表面化和形式化，與實施企業具體情況差距較大，再就是沒有得到企業員工的認可，推行阻力較大，難以發揮5S管理中的作用。本文通過對A企業生產5S實施若干問題的闡述，希望能對我國中小型民營企業生產現場管理水平的提高有所助益。
一、推行5S前車間現狀
A企業是東莞一家加工制造類民營企業，主要從事金屬零件加工、電泳涂裝和噴漆加工。我們選取A企業硬件差、問題多且有代表性的電泳涂裝車間作為實施5S活動的示范區域。通過示范帶動作用逐步將5S活動推廣到企業的各個部門。以下是開展5S活動之前車間現場的不良現象：
（1）工具物品隨意擺放：至使工具保護不當，精度降低，容易造成損壞；另外也造成工人尋找困難，影響工作效率。
（2）運料通道不暢：工作現場的運料通道設置不夠科學合理，造成工作場所秩序混亂，工作流程不流暢；同時物料運輸之間的相互干擾，也增加了搬運時間，甚至造成產品流轉發生停滯現象，降低了生產效率。
（3）區域劃分不合理：車間隨意地劃定區域并隨意堆放貨物，員工需要花費更多的時間尋找所需的生產材料，管理人員無法統計出物品的數量，造成管理的混亂和無序。
（4）產品質量問題：由于不能及時消除現場的粉塵顆粒，使雜物進入電泳槽，影響涂膜的質量。原來車間沿用“每天一小掃，一月一大掃”的清潔制度不能適用于當生產的要求。
二、5S的推行準備
1.消除障礙
推行5S活動首先要企業的領導者下定決心，充分做好長期推進的思想準備。在開展5S活動前，A企業進行了一些有針對性的宣傳和培訓，給員工傳遞5S的知識，為員工提供良好的工作環境，使員工了解5S的基本知識、活動意義以及活動的目標，更愿意為5S工作現場付出愛心和耐心。
2.PDCA循環
“5S”活動開展起來比較容易，可以搞得轟轟烈烈，并在短時間內取得明顯的效果，但要堅持下去，持之以恒，不斷優化就不太容易了。在5S活動的推行過程中，要引入PDCA循環，在完成一個PDCA循環之后，提出更新、更高層次要求，進入到下一個PDCA循環的管理活動。
3.5S在A公司的實施
（1）整理
整理是將要與不要的物品區分清楚，并將不要的物品加以處理，它是改善生產現場的第一步。一般可以將物品劃分為“不用”“很少用”“少使用”“經常用”這四個等級，見下表。
對于“不用”的物品，應該及時清理出工作場所，進行廢棄處理；對于“很少用”“少使用”的物品，也應該及時進行清理，改放在儲存室中，當需要使用時再取出來；對于“經常用”的物品，就應該保留在工作場所的附近。
（2）整頓
整頓的關鍵是要做到“定位、定品、定量”和合理標識，盡量騰出作業空間，為必要的物品規劃合適的放置位置和放置方法，并設置相應的醒目標識。這樣，使用者能夠清楚地了解物品的位置，從而減少選擇物品的時間。
①區域劃線：用彩色膠帶貼于地面上形成線條。對作業現場的機器、設備、原料、產品等的擺放位置進行統一平面布局，力求放置物都擺在恰當的位置，使現場規劃達到科學化、標準化和規范化。車間平面布局前后對比如下圖所示。
②物品的形跡管理：經過1S之后已經將不需要物品清理出現場，留下的都是有用物品，要最大地發揮其最高效率。通過形跡管理，在物品放置處畫上該物品的現狀，標出物品名稱。明示物品放置的位置和數量，物品取走后的狀況一目了然，防止需要時找不到工具的現象發生。
（3）清掃
清掃的實施要點就是對工作場所進行徹底的清掃，杜絕污染源，及時維修異常的設備。推進清掃的一般步驟：準備工作掃除一切垃圾、灰塵清掃中發現問題查明污垢發生源區域責任制、清掃基準。
從該車間的實際出發，A企業采取了以下措施：
①清掃工作主要集中在以下幾個方面：清掃從地面到天花板的所有物品、徹底修理機器和工具、發現臟污問題、杜絕污染源。
②在工作結束后立即開始清掃工作。每個員工負責本人所在崗位的清掃，對于過道、工具、原料等區域，由指定人員負責。
③杜絕污染源。電泳涂料是水性涂料，配成槽液后，火災危險性極小，但烘干時產生的分解物（揮發物）為油煙，有火災危險性。為此，烤箱處的員工除了常規的工作之外，還得及時清洗地面和烤箱上的油漬，保障生產安全。
（4）清潔
清潔是在整理、整頓、清掃之后進行認真維護，保持完美和最佳的狀態，是前三項活動的堅持和深入。要成為一種制度和習慣，必須充分利用創意改善和全面標準化，從而獲得堅持和制度化的條件，創造一個良好的工作環境，使員工能夠愉快地工作。
為了維持和評價5S工作，車間進行定期檢查，建立個人負責區域管理卡。
①根據車間各區域的不同情況，列舉出項目，給每一項目列出評價分數，分別制作了合適的檢查表。車間采用定期和抽檢相結合，現場指出問題，并記錄檢查結果、措施及評薦數據，以便后續跟蹤整改進度。
②向全體員工分配各自的負責區域，明確責任以便事后跟蹤。“責任者”（負責人）以比較明顯的方式標識出其名字及負責內容，并且懸掛在責任區易見的地方。
（5）素養
5S活動的核心是加強人員的教養，提高人員的素質，使人們養成嚴格遵守規章制度的習慣和作風。5S活動始于素質，也終于素質，如果人員缺乏遵守規則的習慣，或者缺乏自動自發的精神，推行5S活動只能流于形式，而且很難長久持續下去。
①A企業要求車間領導身體力行，積極做好帶頭作用，在日常工作給予員工培訓和指導；結合員工特點，采取固化推進的方式提高員工素質，即被要求去做跟著別人做自主實施，逐步實現固化。
②根據檢查表的數據每月評價員工的5S執行情況，評出“優”、“良”、“差”三個水平。如果出現“差”，則要對員工進行教育訓練，但累計3次“差”，開除該員工；當然對于“優”，要給予一定的物質獎勵和表揚。嚴格的獎懲制度的目的是為了讓員工從被動到主動實施5S，固化5S意識。
四 、總結
A企業的電泳涂裝車間開展5S后，作業現場區域規劃合理，使工具擺放雜亂和物品堆積的現象得到消除，員工的心態調整為最佳狀態，極大地激發了員工的個人潛力，從而使工作效率得到提升。此外，由于車間衛生狀況保持良好，之前粉塵顆粒影響電泳槽溶液的問題得到解決，產品質量明顯的提高。該示范區成功實施5S后，將5S活動推廣到企業的各個部門，從長遠來看，推行5S活動也為企業實施ISO、TPM、TQM提供強有力的保證。
參考文獻：
[1]李慶遠.《改善生產管理的利器：5S與TPM實務》[M].北京：北京大學出版社，2003：5-6
關鍵詞：食品工藝學 實驗教學 改革
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-02
實驗教學作為高等農業院校人才培養方案及其教學體系的重要組成部分，是學生實踐能力和創新能力培養的必需環節[1]。隨著人們認識水準與生活水平的不斷提高，人們對食品的花色品種、營養、安全性等各方面的不同需求，給現代食品工業提出了更高要求，對從業人員也提出了更高的標準。這就意味著高校食品人才培養方案必須不斷改革與完善，因此對專業教學，特別是實驗教學提出了更高要求[2]。
食品工藝學實驗是食品科學類專業一門實踐性極強、與生產實際聯系緊密的重要課程[3]。對培養學生的實驗設計、分析測試、科學研究及實際動手能力，具有十分重要的意義。近年來，我們在改善原有實驗室教學條件、優化食品工藝學實驗教學內容的基礎上，根據學科和專業發展需要，對食品工藝學實驗課程體系、教學質量評價體系、教學方式和教學方法進行了改革，取得了一定成效
1 整合教學內容，構建食品工藝學實驗課程獨立體系
傳統教學中，由于實驗教學得不到應有的重視，實驗教學被認為是教學的輔助環節，以加深和幫助理解課堂教學內容為目的。實驗教學依附于理論教學，沒有獨立的教學地位和相應的教學體系。食品工藝學實驗課也不例外，附著于每門加工工藝類課程（如畜產食品工藝學、果蔬食品工藝學、糧油食品工藝學等）后面，隨著理論課程進行來開設實驗課。
為適應高等學校人才培養改革與發展的趨勢，學校于2005年修訂食品科學與工程專業的人才培養計劃時，進行了課程體系改革。我們按照專業培養目標，建立了與理論教學內涵相統一，但在學時安排、學分要求以及考核模式等方面又相對獨立的食品工藝學實驗教學體系。即將原來零星分散在每門食品加工課后面的實驗內容整合在一起，形成一門獨立設置的“食品工藝學實驗”教學課程，集中在4周內完成。作為食品科學與工程專業重要的專業必修課之一，單獨考核。并制定了獨立的教學計劃和教學大綱，重新編寫了實驗教學教材和指導書。篩選和優化知識點，淘汰內容陳舊、技術落后的實驗，新開了設計性和綜合性實驗，建立起基本技能訓練實驗、應用技能訓練實驗、綜合技能訓練實驗三大板塊構成的、層次分明的新的實驗教學內容體系。
構建食品工藝學實驗課程獨立體系，徹底改變了它在整個課程教學中的附屬地位，保證了實驗教學的系統性[4]。將食品工藝學實驗課歸類為必修課，使老師和學生在思想上對本課程的重要性有一個充分的認識，并引起足夠的重視。從而有利于食品工藝學實驗教學質量的保證和提高。
2 注重能力培養，強化實驗教學質量評價體系建設
缺乏有效的實驗教學質量評價體系，實驗教學改革也可能會流于形式。實驗教學改革是否符合人才培養目標的要求，是否有利于培養學生創新精神和實踐能力，需要通過實驗教學質量評價來進行診斷，并根據評價結果進一步激勵改革的深化[5]。
傳統的食品工藝學實驗教學中，只有學生是被評價的對象，對老師的實驗教學情況很少評價。教學效果是教師教學和學生學習兩個方面相互作用的結果。因此，我們分別從教師和學生兩個不同層面實施教學評價。在對實驗教師教學水平的評價上，評價主體有學生、教學督導專家、同行專家和教師自身。評價內容主要包括教學態度、實驗準備、教學內容、教學方法和學生收獲大小等。評價形式為：學生通過無記名填寫實驗教學情況調查表和登錄教務處的“網上評教”欄目兩種方式，客觀評價教師的教學情況；由學校組織的教學督導團專家和由院組織的同行專家，采取不定期聽課、座談、訪問等形式，對教學人員的教學做出評價；實驗教學人員根據評價指標對自己的教學工作逐項自查，然后得出結論。在教師對學生實驗成績的考核上，不再單純以實驗報告為依據，而注重學生的動手能力、綜合分析問題能力和創新能力。學生實驗成績的考核內容包括實驗態度、操作技能和實驗報告或小論文三方面的綜合評價，每個方面都制定了相應的評分標準和權重。其中操作技能成績在實驗成績中所占比例應不小于50%，是對學生操作規范、創新意識、準確性和熟練度的評價。實驗報告或小論文不小于35%，必須對自己的產品與其他同學的進行比較，應用所學的知識分析原料、配方以及處理條件改變時對產品質量的影響；分析自己產品存在的問題和優勢，并提出今后應注意的問題以及成功的經驗，提出自己的觀點。實驗態度10%～15%之間，主要評價學生參與實驗的積極性、責任心、求真務實和團結協作精神。
建立實驗教學質量評價體系，激發和調動了教師的工作熱情和積極性，強化了教師的競爭意識和責任意識；加強了學生的責任感，使學生由“要我學”變成“我要學”，不再只關心實驗報告，而是積極主動地參與每一次實驗，并有意識地在實驗中鍛煉自己獨立思考和自主創新的能力。
3 重視全員參與，改革食品工藝學實驗教學組織方式
由于食品工藝學實驗設備大、數量少，不可能達到一人一套設備的要求。加之實驗材料有限，實驗一般是以5～6人為一個小組，同時一起做某一個產品。難以保證每個學生都能親自操作每一實驗步驟，總是少數動手能力強的同學操作，其他大多數同學只扮演觀察員的角色，阻礙實驗能力的提高，調動不起學生參與、思考的積極性。為給學生創造充分動手的機會，在爭取實驗設備的同時，我們從2005年開始改變實驗組織形式，改變了一個班作同一個實驗，同一小組只有少數人動手的形式。我們首先將整個班分成兩個大組，分別作不同的實驗。再按3～4人/小組的標準將每個大組又分成不同小組。最后小組中又采取輪流操作制度。即在每個實驗中，由不同的同學分別負責一道工序，讓學生分步操作，未能動手操作的學生在一旁觀看，并找出操作學生在操作中存在的問題，以及解決的辦法。例如面包加工實驗，由于原料需要批量處理，攪拌機、醒發箱、烤箱等不可能每人一臺，實行輪流操作制度，使每個學生都有機會親自操作其中的某一步或某幾步工序，如配料、面團調制、發酵、醒發、焙烤等工序。這樣，解決了設備少，動手機會少的矛盾；學生親身體驗了實驗操作過程，驗證了所學的理論，掌握了實驗方法，激發起了他們發現問題、思考問題的興趣，并提高了解決問題的能力。
另外，食品工藝學實驗其經驗性很強。為更好地使學生將所學理論與實踐緊密聯系，在實驗指導老師的配備上，我們改變了兩位指導老師全由本專業老師擔任的形式。除本專業的一位老師外，另聘請一位校外企業技術人員指導實驗教學。如焙烤食品工藝學實驗中，我們聘請了湖南省焙烤協會的烘焙大師擔任指導老師。由于這些校外企業技術人員實踐經驗豐富，解決實際問題的能力強，學生很愿意把實驗操作過程中遇到或想到的一些具體問題與他們一起交流、探討，學到許多“只可意會，不和言傳”的經驗，極大提高了學生的實驗積極性。同時有助于提高學生對企業的了解，尤其是企業對人才的要求，做到能夠到企業后不陌生，上手快，用的好。
4 融理論于實驗，改革食品工藝學實驗教學方法
在實驗中，學生是主體，只有充分調動學生的主觀能動性，才能收到良好的教學效果。
以往的食品工藝學實驗課中，老師從目的、原理、方法、實驗步驟以及注意事項一一講解，學生按實驗指導操作，并完成實驗報告。這種灌輸性的知識，學生學完就忘。實驗做完后印象不深或還是一知半解。為充分發揮學生的主體地位和老師的主導作用，激發學生對食品工藝學實驗課的興趣，我們改“教師主動包辦，學生被動進行”的教學方法為啟發式、討論式教學。在每次實驗課之前，我們要求學生充分預習，并預測實驗中可能出現的問題及其解決的方法。在上實驗課時，我們將所要講的重點內容融匯于各個提問之中，使學生產生疑問，渴望得到解答，激發起學習興趣。為了消除學生對教師的過分依賴性，對學生實驗中提出的問題，或出現的一些“異常現象”，我們一般不采取有問必答的方式作出肯定或否定的直接回答，而是有意識地引導他們把已有的知識同自己在實驗中遇到的問題結合起來分析。如在“一次發酵法制面包”實驗中，為強調面團調制工序中“油脂必須在面團調制后期加入”這一操作要點，我們以設問“油脂在焙烤食品中有哪些工藝性能？”的方式，啟發學生明白：因油脂具有反水化作用，調制面包面團時加入過早會抑制面筋形成，降低面團的彈性，從而降低產品品質。
5 結語
自我校2005級年開始實施食品工藝學實驗教改革以來，學生技能、就業水平、社會評價等都有明顯的提高。畢業生深受社會和食品行業歡迎，一次性就業率穩定在95%以上。畢業后的學生在食品企業、研究機構等各自的工作崗位上體現出了較高的綜合素質。
實驗教學改革是一項長期艱巨的任務，不可能一蹴而就。在現行實驗教學中仍存在一些弊端，如由于實驗人員總體素質偏低，習慣年復一年地重復過去的實驗，很難適應一些新的設計性和綜合性實驗內容；設計性和綜合性實驗的開設，使原本不足的實驗教學經費更顯緊張等，這些問題都需進一步的探討和解決。
參考文獻
[1] 郭風法，宋憲亮，趙延兵，等.建立實驗教學質量評價體系提高學生創新能力[J].實驗室科學，2007（4）：31-34.
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關鍵詞：減少PM25;室內裝飾元素
一、對室內PM25的來源分析
人的一生有80%以上的時間是在室內渡過，無論在曠野或在城市，我們永遠無法獲得被庇護的安全感，室內環境品質（indoor environment quality，IEQ）―聲環境、光環境、熱環境及室內空氣品質對人的身心健康、舒適感及工作效率都會產生直接的影響。室內PM25主要來源于炒菜，吸煙等燃燒帶來的有害物質，還有裝修帶來的揮發性有機物。
關于室內PM25。我們應該了解哪些因素促使室內PM25的增加。1.裝修材料（含絕緣材料，防火，防水材料及涂料，油漆）及家具散發出的甲醛，苯，二甲苯氨，氡等;2.家用空調散熱片上細菌包括霉菌，軍團菌，金黃色葡萄球菌，芽孢桿菌;3.廚房油煙氣內含有多環芳烴，酚，醛等揮發性有機物;4.香煙的煙霧內含有多環芳烴，尼古丁，丙烯醛，苯并芘;5.沖刷馬桶時帶出來的疾毒，細菌，臭氣;6.打掃衛生時產生的塵埃;7.床褥被單以及沙發，地毯上的螨蟲，或螨蟲尸骸;8.飼養寵物引起的動物皮毛皮屑積塵和病菌，過敏原等等;9.膠粘劑，化妝品，洗滌劑，殺蟲劑，消毒劑，衣服防蛀用品內的揮發性有機化合物;10.室外的PM3.5以及人類活動產生的CO2等等。
從污染源的物理特性上看，可以大致分為顆粒空氣污染物（包括細菌，懸浮粒，煙塵，病毒等等）和氣態空氣污染物（包括氣味，甲醛）兩類。
二、減少室內PM25的功能性植物
1.綠蘿。環保學家發現一盆綠蘿在8―10的房間內就相當于一個空氣凈化器，能有效吸收空氣中甲醛、苯和三氯乙烯等有害氣體。
2.吊蘭。吊蘭能吸收空氣中95%的一氧化碳和85%的甲醛。吊蘭能在微弱的光線下進行光合作用，一般在房間內養1～2盆吊蘭，能在24小時釋放出氧氣，同時吸收空氣中的甲醛，苯乙烯，一氧化碳，二氧化碳等致癌物質，尤其是一氧化碳和甲醛能達到95%和85%。并且吊蘭還能分解苯，吸收香煙煙霧中的尼古丁等比較穩定的有害物質。所以吊蘭又被稱為室內空氣的綠色凈化器。
3.蘆薈。一盆蘆薈就等于九臺生物空氣清潔器，可吸收甲醛，二氧化碳，二氧化硫，一氧化碳等有害物質，尤其對甲醛吸收特別強。在4小時光照條件下，一盆蘆薈可消除一平方米空氣中90%的甲醛，還能殺滅空氣中的有害微生物，并能吸附灰塵，對凈化居室環境有很大作用。
三、減少室內PM25的家電
1.負離子空氣凈化器。在家中擺放空氣負離子健康機，利用空氣負離子健康機的兩大技術負離子轉換器與納子富勒烯負離子釋放器這兩項技術，生成等同于大自然的生態級小粒徑負氧離子。生態級負氧離子可以主動出擊捕捉小粒微塵，甚至1微米的微粒，從而減少PM25對人體健康的危害。
2.環保性空調。根據調查：在開啟環保空調之前，測試儀顯示室內PM25為15微克每立方米，PM10為31微克每立方米。開啟了搭載換氣裝置的環保空調“換氣”模式之后，空調開始進入空氣凈化模式。開啟20分鐘，PM25就從15微克每立方米下降至9微克每立方米，而在開啟空調60分鐘之后，測試儀顯示屏顯示室內PM25為3微克每立方米、PM10為5微克每立方米。從上可得出，搭載換氣裝置的環保空調能有效使空氣質量得到提高。但空調需要及時清理和置換空調內的過濾網，否則空調上產生的細菌與病毒也會使室內空氣污染。
3.蒸煮鍋具。根據實驗表明，以炒菜以及油炸等烹飪方式產生的PM25最高，數值可以從8倍飆升近20倍，所以要減少室內PM25廚房里炒菜時要少用油炸，煎炸方式，用烹，煮和涼拌方式，或用文火炒菜方式，并注意廚房與其他居室隔絕。此外，有關專家還說采用液化氣、天然氣等燃料，燃燒時產生的二氧化硫、一氧化氮和氮氧化物及有機物也會推高PM25值。
因此，蒸、煮的家電不僅能抑制油煙擴散還有助于減少PM25的產生。基于此，使用煮飯、煮湯的多功能電飯煲、電蒸鍋、電燉鍋以及微波爐等家電可較少產生PM25;另外使用封閉式家電，比如電烤箱等等，油煙釋放受到限制，產生PM25的數量也相對較少。
4.大功率油煙機。相關實驗表明，面積6平方米的廚房不開油煙機炒菜會讓PM25升高5倍，所以應該采用在幾分鐘甚至幾十秒內完成廚房大容量空氣置換為最佳，安裝超大吸力的吸排油煙機鐘的抽油煙機效果就比較好。而在使用習慣上，在集中做飯的時間段即使不做飯，也最好打開抽油煙機。與此同時抽油煙機定時清洗，保證抽風效率也是關鍵。此外，在灶具的選擇上，應當盡量選擇燃燒充分、節能效率高的燃氣具。
5.新風系統。新風系統是由新風換氣機及管道附件組成的一套獨立空氣處理系統，新風換氣機將室外新鮮氣體經過過濾、凈化通過管道輸送到室內，同時將室內污濁、含氧量低的空氣排出室外。新風系統能清除室內裝飾后長期緩釋的有害氣體，利于人體健康。
新風系統在不開窗的情況下進行空氣的自動通風換氣，阻止了室外的PM25的進入，就現在而言，新風系統是改善室內空氣的最有效的方式。但是值得說明的是，長期運行的新風系統機必須定期清洗維護，不然一方面通風換氣的力度不夠，另一方面還會引發細菌滋生，那就適得其反了。
四、減少室內PM25的室內裝修材料
1.維舍卡頌石。卡頌石是一種可以凈化空氣的室內裝飾材料，本身安全無污染，可循環使用。具備能吸附并分解甲醛、苯等室內有害氣體，而且最重要的是卡頌石自帶永久負電荷，可吸附PM25。國家室內環境與室內環保產品質量監督檢驗中心數據表明300×300×10mm維舍卡頌石按照相關標準方法檢測，二十四小時對一平方空間內的有害物質的去除率如下：甲醛吸附87%苯吸附94%TVOC吸附90%甲醛分解50%
2.硅藻泥。是一種以硅藻土為主要原材料的室內裝飾壁材，具有凈化空氣消除異味具備獨特的分子篩結構，具有極強的物理吸附性和離子交換功能，可以有效去除空氣中的游離甲醛、苯和氨等有害物質及因寵物、吸煙、垃圾所產生的氣味，凈化室內空氣;還能釋放負氧離子硅藻泥獨具的分子篩結構，在接觸到空氣中的水分后會產生“瀑布效應”，從而不斷的釋放出對人體有益的負氧離子，有效凈化空氣。
五、結論
此次論文主要從植物，家裝材料和家電三方面探究如何減少室內PM25，在探究的過程中了解了室內產生PM25的來源，并根據這些因素提出解決的方法，相信對減少室內PM25有一定的作用。（作者單位：四川師范大學美術學院）
指導老師：李青鍵
參考文獻和注釋
[1]史坦利?亞伯克隆比《室內設計哲學》2009年6月第一版2009年6月第一次天津大學出版社
[2]許沁《室內PM25九成來自于煙草，衛生間樓梯間PM25嚴重超標》2013年2月27號新聞晚報
晶體硅材料不但是電子工業的基礎，也是太陽能光伏產業的基礎。但晶體硅的傳統制造工藝涉及到一系列耗能巨大的化學反應，有的步驟需要華氏2000多度的高溫。因此成本較高，而且對環境影響很大，當然還帶來了大量的碳排放。
密歇根大學的研究者找到了在較低溫度下制造晶體硅的方法。他們把含有四氧化硅的溶液鋪在液態金屬鎵之上，鎵中的電子可以把四氯化硅中的硅還原出來，這些單質硅則會溶解在液態鎵內。溶解的硅趨于飽和后，就會從溶液中析出并結晶，這樣在鎵的表面就會出現一層晶體硅。用這種方法制造晶體硅，僅需要華氏180度，這是家庭烤箱就可以達到溫度，因此大大降低了工藝流程的耗能。目前，研究者用這種方法還只能得到如果尺寸非常小的晶硅材料，但如果能夠獲得更大尺寸的，就有可能用于光伏電池等，從而降低目前高昂的光伏發電成本。展望：研究人員為了使這種方法更加實用，正在進行多方面的改進，例如嘗試用其他低熔點的金屬合金充當溶劑。他們稱，最終的目標是開發出從沙子到晶硅一步到位的技術。他們也正在為此技術申請專利并尋求商業合作伙伴。
仿生方法最高LED效率
概述：通過在現有的LED，即發光二極管頂部加上一層模仿螢火蟲腹部的小燈籠表面的鋸齒結構，比利時、法國和加拿大的研究者組成的團隊讓這種半導體裝置發出的光增加了55%。
發光二極管LED是極有前途的高效光源，但因其半導體材料與空氣的折射率相差甚遠，發出的光大多又反射回了LED內部，影響了整體效率。
研究者們意識到，螢火蟲所發出的生物光從昆蟲的腹部穿透角質層發射出來時面臨著與此相同的挑戰。因此他們研究了在巴拿馬發現的一種螢火蟲腹部的微觀結構，通過掃描電子顯微鏡的觀察，他們發現這種昆蟲在身體這個部位的外骨骼有鋸齒狀、交錯排列的鱗片通過計算機模擬和實驗室實驗均表明這些鱗片的銳利邊緣可以讓更多的光逃出。研究者們在標準的氮化鎵LED上添加一層類似的鋸齒材料，結果可以讓發光量增加55%。提高了LED的發光效率也就意味著可以節省更多的能量。
展望：加裝鋸齒狀鱗片可以在傳統的LED生產完成之后進行，因此該技術的一個優勢就是它可以覆蓋在幾乎每一個市售LED上。研究者預計在未來的幾年內LED制造業可以使用上這種技術。
鉆石測定蛋白結構
概述：直接看到單個蛋白質的結構長期以來都是生物學家的夢想。但是到目前為止，科學家研究蛋白質分子結構的方法仍然很有限。×射線衍射法可以讓他們知道一些蛋白質在原子水平上的圖像。但是這種方法要求很多蛋白拷貝在固定晶格中結晶。不是所有蛋白質都能做到這點，而且這么做只能得到蛋白質形狀的平均結果。傳統的核磁共振成像法（MRI）不能看到小于幾微米的結構，因為這種方法使用的探測器沒有精確到能捕捉極小結構磁場信號的地步。之前有研究報道在納米水平上研究單分子的方法，但是該技術需要超低溫條件，無法用于活體細胞研究。
美國和德國的物理學家報道了兩項不同的研究。這兩項研究都是核磁共振成像（MRI）技術的重要進展。它們都應用了經特別改造的鉆石薄片，作為納米級別的磁場探測器。這些微型探測器可以闡明單個有機分子的結構。研究人員利用納米級的MRI也許有一天就能直接對蛋白質和其他分子進行原子水平上的成像。
為了找出適用于室溫下可對未經改造的單個分子進行成像的方法，美國和德國的梁個研究團隊將鉆石上的瑕疵作為微小磁場感應器。這兩個團隊報告他們可以探測到小至5納米的原子體積。他們同時用類似塑料的有機高分子PMMA進行測試，德國地團隊還檢測了油和其他液體中的分子。展望：盡管研究還處于早期階段，研究人員有可能借此研究更好地了解蛋白質在疾病中所起的作用。因為目前的結果朝著可測定某種蛋白質三維結構的新技術又邁進了一步，甚至在蛋白質存于更大的生物結構時也能對之進行測定。這些研究可以幫助鑒別蛋白質之間的區別，還能發現那些和疾病有關的異常蛋白質。
腸道細菌預防糖尿病
概述：研究人員將雌性老鼠暴露在健康雄性老鼠結腸中的細菌之下，結果成功使前者免于患上|型糖尿病。該研究還表明，這一療法改變了雌性老鼠的睪酮分泌水平，雌性老鼠的|型糖尿病患病率一股要高于雄性老鼠。
研究論文的資深作者、多倫多病童醫院和多倫多大學的遺傳學家和免疫學家杰恩丹斯卡（Jayne Danska）表示，研究中使用的老鼠品種有90%的幾率患上|型糖尿病。但如果將成年雄性老鼠腸道中的普通細菌送入幼年雌性老鼠的體內，就能將患病率降低至25%。雌性老鼠體內睪酮含量的變化并未達到一般成年雄性老鼠的水平，但由植入微生物所引發的睪酮含量上升，對于患病率的變化并未起到決定性作用。
丹斯卡和他的同事的研究表明，存在一個“共生反饋環”，其中動物的性別影響著內臟中的微生物群，而后者會促進性激素分泌量的提高。
展望：這一研究表明，腸道微生物群的變化同樣有可能用來治療自免疫疾病。但是，人類和老鼠存在差異。具備相同遺傳背景的雄性老鼠患上糖尿病的幾率是40%。而對于不同性別的人類，l型糖尿病并不存在這么大的差異。不過，性別差異在其他很多自免疫疾病。所以這項研究對多種自體免疫病都有啟發作用。
固態電解質
概述：研究者開發出了通過納米結構增強導電性的固體電解質，這種增強版本的電解質固體將有望被用于鋰離子電池來提高其性能表現。
目前，應用比較廣泛的鋰離子電池所使用的是液態的電解質。在液態電解質中，電流由電解質中的離子攜帶，在電極之間流動。但是這類電解質都是易燃的，因此電池存在安全問題。
使用固態電解質會更加安全，但是固體電解質的導電性不強，要使其導電性增強至滿足電池使用要求是很困難的。橡樹嶺國家實驗室的研究人員通過一種叫做納米構筑的化學方法，改變了鋰硫代磷酸鹽材料的內部結構。
新的納米結構使該材料的導電性提高了1000信，足以在鋰離子電池中使用。
這種固態電解質的導電性不如液態電解質，但是研究人員表示，他們的方法之一就是可以把電解質部分做的極薄，來補償這一不足。盡管如此，這種電池的充電速度和提供的能量都不可能與液態電解質相比，但在許多應用中這并不是問題。比如電動汽車，憑借電池的絕對數量讓其很容易獲得足夠的動力。
固態電解質不僅能讓電池更安全，也讓電池可以使用能量更高的電極材料。所以，雖然這些電池提供的能量比今天的鋰離子電池低，但能夠儲存的總能量則要高得多。所以就可以使用小巧得多的電池，節約飛機上的空間，降低飛機負重，還能大大降低電動汽車的成本。展望：有了固態電解質，就可以使用性能好但易燃的鋰電極，研究者正在繼續對這種電池進行實驗室測試，并申請專利。
用DXA取代硬盤
概述：英國研究人員找到了一種新方法，可以用把計算機常用的文件格式編碼進DNA中。隨著DNA測序和合成的價格持續下降，研究人員估計，DNA這種生物存儲介質將在未來幾十年內變得具有競爭力。
DNA的信息存儲密度至少相當于現有介質的1000信，但是直到最近，DNA合成的成本才降下來，而之前這一技術一直極為罕見。不過，傳統上的數字信息的長期存儲方式繼續暴露出很多問題。一股用來存儲檔案的磁帶在幾十年之后會變得脆弱，磁粉涂層會脫落。即便用來存儲信息的物理介質保持不變，存儲格式也總在變化。這意味著數據必須轉換成新格式，否則就將無法讀取。
關鍵詞美國；居民部門；能源消費；能源結構
中圖分類號F062.1；X24文獻標識碼A文章編號1002-2104（2017）06-0049-08DOI：10.12062/cpre.20170359
從能源消費領域來看，居民部門占終端能源消費比例不斷提高。據IEA（2016）統計，世界能源消費總量中，2014年居民部門能源消費占總量的23%；同時已成為碳排放主要部門，全球近17%碳排放來自于居民部門。美國2015年終端用能占比中，工業占32%、交通占28%、居民占21%、商業占18%。雖然工業部門仍占據最大比重，但近50年來一直呈持續下降趨勢；交通和居民用能持續上升，在未來將占據更大份額。鑒于居民部門用能快速增長，各國都在致力于觀察本國居民能源消費特征以減少能源消費和碳排放，特別是發達國家；如美國制定各種政策和措施以鼓勵居民減少能源消費，并且收集大量微觀數據做支撐。
居民部門由家庭組成，家庭是居民生活的主要場所，大多數學者以家庭為單位進行研究。由于居民是最終消費者，有滿足照明、炊事、熱水、取暖制冷、家用電器等日常需求的直接用能行為，還包括產品生產過程中的間接用能。因此很多學者將居民用能分為直接用能和間接用能，本文主要分析居民的直接用能特征。目前已有大量學者對居民用能進行分析，例如有學者研究居民用能特征變化及其驅動因素[1-2]、如何減少家庭能源消費量[3-4]和影響家庭能源消費因素[5-7]。美國作為用能大國，有大量學者對居民部門用能展開過研究[8-10]。本文主要是基于美國居民能源消費調查數據分析居民生活用能現狀，為發展中國家提供一些借鑒意義。
1數據說明
美國是一個對能源高度重視的國家，不僅關注能源供給與安全、能源效率，更是收集大量能源數據，包括官方統計和專門抽樣調查數據。居民能源消費調查（RECS）便是由美國能源信息署（EIA）發起的專門針對居民生活用能的一個周期性調查，旨在收集家庭能源使用的詳細信息。該調查由當時已存在的兩個調查發展而來，第一次調查是1978年。RECS調查周期由起初的每年一次調整為每四年一次，最近的2009年調查是第13次調查，第14次調查于2016年展開。2009年調查范圍包括50個州和哥倫比亞特區，抽樣方法多采用多級區域概率抽樣，調查對象為居民主要住宅。調查樣本由最初的4 000多個擴展到2009年的12 803個樣本。調查內容主要分為兩部分――家庭調查和能源供應商調查，主要包括住宅特征、廚房設備、電子產品、取暖、熱水、空調、燃料使用、住房面積測量、燃料賬單、居民交通情況、住戶特征、能源補助情況等。每次調查從計劃執行到實施，以及最后的數據整理和都是由美國能源信息署組織實施，對數據質量有著嚴格的監督和控制。每次調查數據及時公布在能源信息署官網上，可免費下載使用。公布的數據信息全面多樣，包括各類總量數據，按不同指標和屬性的分類數據；以及大量有關調查的背景資料。RECS數據常用作能源信息署的常規研究，并支撐每年的能源展望和能源回顧報告。據不完全統計，有1 000余篇學術論文應用RECS數據針對美國居民用能問題開展了研究。圖1是不同調查年份RECS計劃樣本和實際調查樣本情況，可以看到大體上計劃樣本呈現增長趨勢，2009年樣本明顯高于其他年份調查樣本，為準確估計總體提供可靠性。本文所用的能源總量和結構數據，均是按熱當量法計算。本文主要使用RECS數據，為便于比較，也使用了其他部分數據源。
2居民能源消費總量分析
從能源消費總量來看，在1978―2009年期間，存在先降后升波動，總體變化幅度不大，趨于穩定。1978年消耗380萬t標準煤，2009年消耗367萬t標準煤，甚至出現小幅下降（見圖2）。從其他因素來看，數據顯示：人口總量
顯著增長，1981年美國總人口約為2.3億人，2009年增長到3億人，增長33%。美國房屋總數大幅上升，1978年，美國擁有7 660萬戶房屋，2009年上升到11 300萬戶，增長47%。家庭住宅總建筑面積明顯增加，從1981年的134億m2增加到2009的208億m2，增長55%；總加熱面積也從114億m2增加到174億m2，增長約52%；對應的人均住宅建筑面積從58 m2增加到69 m2。伴隨著人口、家庭數量和建筑面積的上升，能源消費總量并沒有大幅增長，這與能源效率提高有著密切關系。
從平均水平上看，戶均能源消費量由1978年4 969 kg標準煤下降到2009年3 226 kg標準煤，降幅35%。從人均水平上看，人均用能量隨時間呈現平穩下降趨勢；1978年，人均能源消費量為1 764 kg標準煤；2009年，人均能源消費量為1 260 kg標準煤，在這期間下降28.6%。從單位面積耗能看，用能量由1981年2.3 kg標準煤下降到2009年1.6 kg標準煤，下降30%。相比，大多數發展中國家處于發展階段，人均用能量和單位面積用能正處在上升階段。
3能源消費結構分析
3.1消費結構以天然氣和電力為主，其中天然氣占比下降，電力占比上升。
在美國，居民部門能源消費品種分天然氣、電力、燃料油、煤油、LPG和木材，能源品種多樣，高效清潔的天然氣和電力占絕大比例。在2009年能源消費結構中，天然氣占44%，電力占41%，其余三類占比在5%左右（見圖3）。
從各個能源品種變化趨勢來看，天然氣占比平緩下降，電力明顯上升，燃料油和煤油、木材持續下降，LPG小幅上升。在2001年之前，天然氣占能源消費總量的50%以上，2001年之后有所下降，但仍然是居民用能最主要的能源。電力消費在1981―2009年之間大幅增長，占比由
1981年24%上升到2009年41%，并不斷接近天然氣占比（44%）。燃料油和煤油在早期所占比重較高，1981年為13%；但在1981―2009年之間，一直是下降趨勢，2009年所占比例僅為5%左右。LPG占比較小，在1981年到2009年之間一直維持在5%以下，但是近年來呈現上升趨勢。在早期，木材是居民部門的重要燃料來源，木材消費在1981年占8%；但在2009年，僅占4%左右，消費比例逐漸下降。
3.2完善的電力和天然氣設施使得能源可獲得性高，LPG家庭使用比例上升。
從每百戶家庭是否使用某種能源百分比來看（見圖4），在1980年，100%家庭就可以獲得電力服務。這和美國電力設施完善，電力服務具有可獲得性高、用途廣泛、使用方便安全等特點有著密切關系。第二種家庭使用率比較高的能源是天然氣，一直維持在60%左右。這首先得益于美國國內豐富的天然氣資源，美國是僅次于俄羅斯的第二大天然氣生產國；同時，也是世界上最大的天然氣消費國，主要的天然氣進口國。另一方面，美國有著悠久的天然氣發展歷史，1966年，全國48個州全部通氣；高度完整的輸配氣網系統，為居民使用天然氣提供極大的便利性。家庭中使用木材的比例在不斷下降，1981年占28.8%，2009年僅占11.5%，下降較為明顯。由于木材是傳統能源，隨著收入提高可替代性較高。燃料油和煤油的家庭使用百分比隨時間呈現下降趨勢。LPG的家庭使用百分比在2001年以前一直維持在8%―9%左右，2005年占比11%，2009年呈現大幅上升，占比43%。這主要是由于近年來頁巖氣的大規模開發，使得頁巖氣開采過程中伴生氣LPG產量不斷提高。
美國擁有豐富的煤炭資源。在1950年，煤炭還是居民的主要生活燃料；而近30年，居民部門幾乎沒有直接消費煤炭。隨著美國經濟發展，能源效率改進，絕大部分煤炭用于發電領域；2015年消耗的總煤炭量中，近93%用于發電。這主要考慮煤炭直接用于燃燒，不僅利用效率低，還會帶來嚴重的環境污染和危害人體健康問題。但是，對于中國和印度等發展中國家，仍然有絕大多數家庭將煤炭作為炊事和取暖的直接燃料來源，造成了嚴重的環境和健康危害。
和其他終端用能部門相比，居民部門能源消費結構和其他部門相比有著較大區別。在交通部門，90%以上能源消費來自于石油；商I用能和居民比較類似，能源消耗主要是以電力和天然氣為主，電力消耗占比達到60%，天然氣為32%；制造業部門用能結構也更為復雜，差異較大。
4最終用途能耗分析
4.1取暖和家電占據用能總量的絕大比例，其中，取暖呈下降趨勢，家電呈上升趨勢
居民用能按照用途劃分可以分為取暖、熱水、制冷和其他（主要是家電），2009年取暖和其他項占用能總量76%，熱水占18%，空調占6%（見圖5）。由于美國大部分地區維度較高，取暖月數長，取暖用能占據總量的絕大比例，但在1978―2009年之間出現持續下降；1978年取暖用能占66%，1997年之后下降到50%以下，2009年占41%，但仍然占用能結構中的最大比例。取暖用能占比下降與居民移到更加溫暖的地區和房屋隔離保溫性能加強有較大關系[11]。制冷也是居民能源消費的基本用途，但和取暖相比，用能占比較小；在1978年，占3%，2009年，占6%，呈現上升趨勢；未來，隨著全球氣候變暖，夏季高溫天氣頻現，居民對制冷需求可能會不斷增加。熱水是居民生活的必要服務，除1978年占比14%，之后熱水用能占比一直比較穩定，維持在18%左右。其他用途中，包括了冰箱、照明、其他電器設備用能等，內容和項目比較多，增長趨勢比較明顯；1978年，該項占比16.8%， 2009年占比34.6%，增加近1倍；這主要是和家用電器產品擁有量增加、以及電子產品越來越豐富有關。
從整個發展趨勢上看，取暖用能占比將平緩下降，制冷小幅上升，其他項將明顯上升，可能會超過取暖項，熱水用能則比較穩定。
4.2取暖和熱水用途主要消耗天然氣，其他用途主要消耗電力
從不同用途用能結構（見圖6）來看，2009年在取暖和熱水用途中，天然氣占絕大比例，占比接近70%。在主要供暖設備中，大多數都是由天然氣驅動，比較穩定；2009年主要取暖設備中，有50%家庭使用天然氣驅動設備，30%用電。取暖用能中消耗其次是燃料油，占比12%；電力，丙烷和LPG占比相當。熱水用能中，電力消耗高于取暖，占比23%，這主要是和熱水設備大部分是電驅動有關系。在其他用途中，包括冰箱、廚房設備、電子產品、照明等，大部分是用電設備，因此電力占據絕大比例，達到80%；天然氣占比17%。結合用途用能變化趨勢來看，隨著取暖用能持續下降，其他用能占比不斷上升，且其他用能中消耗大量電力，未來電力消耗量將不斷上升，有望超過天然氣。相比中國，在取暖過程中，絕大部分燃料來源是煤炭，未來將面臨更大挑戰。
5中美炊事用能結構對比分析
炊事是大多數家庭日常進行的必要活動，一直在居民用能中占據重要地位。2009年，美國主要炊事燃料結構
中，絕大部分家庭使用清潔燃料作為炊事燃料；其中有60%家庭將電力作為最常使用炊事燃料，34%家庭使用天然氣（見圖7）。
中國2010年人口普查數據顯示，居民主要炊事燃料分為燃氣、電、煤炭、柴草和其他。其中，燃氣占據著較大比例，達到43%；電力占比最低，只占9%。此外，在中國，仍有33%和14%的家庭分別把柴草和煤炭作為主要炊事燃料，這種燃料在使用過程中，會產生嚴重的空氣污染，影響人體健康。
此外，中美居民飲食習慣也存在差異。在中國，隨著城鎮化及農民工的增多，居民在外就餐的比例增加；但基于傳統飲食文化習慣，大部分家庭每天都要有一次或兩次炊事活動，頻率比較高；炊事用能往往占總能源消費較大比例，特別是在農村地區[12]。在美國，一天做三次及以上熱飯的家庭只占7%，兩次占24%，一次占36%，接近30%家庭做飯頻率少于一天一次；且美國家庭廚房器具高度電氣化，使用高效清潔。
6家電保有量和用能效率分析
6.1生活服務型家電保有量顯著增加
電器產品的增加和豐富能夠提高居民生活質量，提高工作效率，同時也會促使用能量的增加。對1980年和2009年調查數據對比，發現空調、冰箱、微波爐、洗碗機、洗衣機、烘干機家庭保有量在這一期間有著明顯增加。如絕大比例家庭都擁有空調設備，占比由1980年57%上升到2009年87%。另外，在空調的類型上，也有著明顯變化；1980年只有27%的家庭擁有中央空調，分體空調占30%，43%家庭沒有空調；2009年，家庭中擁有中央空調的比例上升到63%，24%家庭擁有分體空調，沒有空調的家庭下降到13%。冰箱是日常生活必要設備，家庭擁有量在1980年和2009年都達到100%；不同的是2009年更多家庭擁有兩臺冰箱，由1980年14%上升到2009年23%。微波爐家庭擁有量在這一期間大幅度上升，1980年只有14%家庭擁有微波爐，2009年這一比例上升到96%，絕大部分家庭都擁有該設備；另外，烤箱和咖啡機在2009年也得到廣泛使用。 洗碗機、洗衣機和烘干機的家庭保有量也呈現明顯上升（見圖8）。
除了常規電器產品增加以外，一些學習型和娛樂性電子產品也有明顯增加，特別是電視機和計算機（見圖9）。電視機作為一種常見娛樂消遣設備，幾乎所有家庭都擁有電視機，近年來變化較大的是更多家庭擁有不止一臺電視機。和1997年相比，2009年所有家庭中，擁有三臺及以上電視機的家庭占44%，高于1997年的29%。同樣，在計算機擁有量上，2009年有76%家庭擁有計算機，高于1997年的35%，增長近一倍；并且2009年家庭中擁有兩臺計算機的家庭比例為35%，1997年僅為6%，增長快速。打印機的擁有量也從1997年12%上升到60%，增長趨勢比較明顯。另外，2009年，家庭廣泛使用可充電便攜式設備（手機）、DVD、DVR、音響設備等。從這些電器增長中可以
看出，居民在滿足基本溫飽需求之后，對其他娛樂性、學習性和提高生活質量的電子產品有著更多需求。
6.2家電產品用能效率提高
據研究表示，能源效率標識對于降低能耗、保護環境方面具有重要作用[13]。根據國際能源署統計，目前世界上已經有歐盟、美國、加拿大、澳大利亞等40多國家和地區實行了能效標識制度，如歐盟的GEA標識和EU能源標識制度、美國能源之星、日本領跑者標識、中國能效標識等。美國環境保護署和能源部在1992年開始建立“能源之星”志愿活動項目，鼓勵廠商和消費者提高能源使用效率來減少能源使用和減輕環境危害；經過不斷發展，“能源之星”涵蓋的產品和范圍不斷擴大，由最初的電腦和顯示屏擴展到包括多種家用電器、照明、電子產品、辦公設備和新建住宅等（US，EPA，2016）。RECS調查數據是從2005年才開始收集家庭擁有某些重要家電設備是否是“能源之星”產品，因此對2005年和2009年的調查數據進行對比；發現在空調、冰箱、洗碗機和洗衣機這幾類電器中，2009年有“能源之星”標識的家庭比例遠遠高于2005年（見圖10）。隨著該標識的推廣，居民認知的提高，居民購買“能源之星”的比例越來越高。2015年，美國人購買了超過3億多“能源之星”認證的產品，囊括70多個種類；且超過85%的美國居民對“能源之星”標識有一定的認知[14]。實踐證明“能源之星”產品在降低能耗方面具有積極作用[15-16]，2014年，“能源之星”項目節約了3.6×1011kW?h，相當于美國電力需求的5%，減少溫室氣體排放2.83億公t，并且減少了能源消費支出[17]。
7建筑用能特征
7.1后期修建房屋隔離保溫效果高于早期
住宅建筑結構與能源消耗有著密切關系。以2009年調查數據看，2009年現有居民住房建筑年代劃分為幾個階段，各個階段房屋建筑數量分布比較均勻，如1950年以前修建的房屋占總房屋數量17%，在2000―2009年修建的房屋占13.7%（見圖11）。從單位面積耗能來看，后期修建房屋小于早期修建房屋，這主要得益于后期修建房屋在隔離保溫性能上更優。
圖12是分析了不同建筑年代房屋在保溫性能方面的差異，早期建筑房屋在房屋保溫性能上遠遠低于后來建筑的房屋。如1950年，保溫效果“很好”的房屋只占27%，30%的房屋保溫效果“差”，甚至有2%的房屋沒有保溫效果；相比，2009年建筑的房屋在保溫性能便有很大提升，“很好”占比59%，一般占35%，只有很小一部分房屋保溫效果比較差。另外，從房屋建筑玻璃上看，1950年到1990之間建筑的房屋45%以上都是單層玻璃，1990年之后的房屋有70%以上是雙層及以上玻璃，雙層玻璃在保溫絕緣等方面更具優勢。
7.2中美建筑特征Ρ
根據中國2010年人口普查數據，可以看到住房建筑年代分布中，新建房屋所占比重大。1980年之前建筑的房屋只占10%左右，接近90%的房屋是1980年之后修建，30%以上是2000年以后修建（見圖13），絕大部分建筑使用時間不超過40年；美國超過40%的住房房齡在40年以上。房屋修建過程中需要消耗大量的鋼鐵、建材和有色金屬等高耗能產品，中國建筑物壽命短暫，大拆大修是目前中國最大的能源與資源浪費。我們曾建議“中國今后
應制定并嚴格執行有利于延長建筑物服役周期的系統性政策體系，這比出臺具體技術裝備能效標準、投資項目節能評估和審查、淘汰‘落后’產能等技術政策和產業政策更為重要與緊迫”[18]。
另外，從建筑材料來看，中美的住房建筑也存在較大差異。按照外墻建筑材料分類，美國分為壁板、磚、木質結構、灰泥和其他結構（見圖14）；中國劃分為鋼及鋼筋混泥土、混合結構、磚木和其他四種類型。在美國，有36%房屋建筑外觀材料為壁板結構（如輕薄鋁材、鋼材和乙烯等），有17%為木質結構，大大節省了能源與資源，且回收利用率較高。反觀中國，根據2010年人口普查數據，房屋承重類型以鋼筋混泥土和混合結構為主，占比超過60%，屬于高耗能建筑材料。
8結論與啟示
從美國居民能源消費調查數據分析來看，居民部門用能量在近30年沒有明顯變化，趨于穩定；表明美國居民能源消費處在一個飽和狀態，這和居民用能效率改進有著密切關系。從用能結構來看，以清潔能源為主，2009年電力和天然氣占比達到85%。從近30年的用能結構變化趨勢來看，天然氣占比出現小幅下降，電力占比明顯上升，木材、燃料油和煤油占比下降，LPG隨著頁巖氣開發占比出現上升。從能源可獲得性來看，美國早年已經實現了電力的全覆蓋，并且有著完善的天然氣管道設施，為居民使用清潔能源提供了極大的便利。從用途分類來看，取暖用能占絕大比例，占40%左右，近30年來出現平緩下降趨勢，燃料來源70%是天然氣；制冷占比較小，近年出現小幅上升；其他項（主要是家電設備）用能明顯上升，主要消耗電力；熱水用能則比較穩定，主要靠天然氣和電力。近30年，家電產品豐富多樣，家庭保有量不斷提高，能源效率標識產品率增加，促使電力消費的增加。建筑用能方面，美國房屋服務時間長，后期建筑房屋在保溫性能方面高于早期房屋，單位面積耗能下降。
美國居民能源消費一直處于較高水平、能源浪費情況比較嚴重，這與美國經濟發展水平較高和居民生活習慣有著較大關系。和其他國家相比，美國戶均能源消費量和人均能源消費量均處于較高水平。美國住宅63%的房屋是獨棟住宅，房屋面積比較大，戶均住宅面積和人均住宅建筑面積均位于世界前列。美國居民享受更加舒適、享受型的生活，體現在家庭電器產品種類和數量上。每個家庭都擁有冰箱，23%家庭擁有兩臺，大部分冰箱體積是在400～600升之間，且有30%的家庭擁有冰柜；中央空調比例高于分體空調，中央空調一般是空間連續運行，不能單獨控制；66%的家庭每次洗衣都用烘干機；大部分家庭電腦和電視機的數量多于1臺；洗碗機、微波爐、咖啡機、烤箱、打印機在美國家庭中也得到廣泛使用。雖然美國居民享受著較高水平的能源服務，但能源消費總量在30年沒有明顯變化，這和能源效率的提高有著密切關系，例如，完善的“能源之星”項目便是一個強有力的措施。整個項目實施時間長，范圍廣，種類多；涉及工業部門、商業部門和居民部門，包括制造商、零售商、消費者和各種合作伙伴，囊括家電、辦公設備、住宅修建、工廠等，在很大程度上減少了能源消費。另一方面，美國完善的能源統計制度為能源分析提供了有力的數據支撐，有利于政策制定、推行與監督。
相比，中國目前處于發展階段，能源消費快速增長；同時，城鄉之間能源消費結構、水平差異較大。體現在高收入家庭對生活舒適度要求更高，家庭電氣化水平高，家庭電器種類齊全，存在向美國居民生活模式發展的可能性；而在一些農村地區，能源貧困仍然存在。這對中國發展提出了更多挑戰，一方面要制定政策提高效率，引導高收入人群節約用能；另一方面要改善低收入人群能源消費水平。另外，中國還存在建筑服務周期短，建筑材料耗能比重大等問題。建議中國政府進一步完善能源統計制度、推行農村能源扶持項目和能源標識、落實建筑能耗標準，加強建筑規劃、提高建筑物使用壽命。
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Residential energy consumption in US： 30 years microsurvey data
LIAO Hua1，2，3WU Jingwen1，2，3ZHU Bangzhu4
（
1.School of Management and Economics， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China；
2.Center for Energy and Environmental Policy Research， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China；
3.Colla borative Innovation Centre of Electric Vehicles in Beijing， Beijing 100081，China；
4.School of Management， Jinan University， Guangzhou Guangdong 510632， China）
