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曹琦，西安交通大学人居环境学院教授，陕西智能建筑学会常务委员，陕西暖通学会会员，西安制冷学会会员。1964年西安交大压缩机专业毕业后，被分配到上海真空泵厂任技术员，1973年到西安交大气体动力研究所工作，1985-2000年在西安交大空调专业教授“热工测量与自动控制”、“智能建筑”等课程，参与编写了“热工测量与自动控制”、“制冷空调维修手册”等四部专著的编写，培养研究生7名，发表论文43篇，2004年以来获得4项发明专利、3项实用新型专利。曾负责某发电厂的空调自控工程、大型医院水源热泵空调及BA系统工程、宾馆的水源热泵水蓄冷蓄热及BA系统工程。现在从事“系统节能”理论在节能工程中的推广利用。
1 前言
我国是全球第二大经济大国，经济增长快速，但也付出了巨大的资源和环境代价，现已成为全球第一耗能大国和第一排碳大国，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放和能源效率低下有关。应对全球气候变化，中国节能减排备受全球关注，同时节能减排已成为我国重要国策。
在国家关于节能减排的政策频频出台的良好环境下，我国从事节能的企业如雨后春笋，蓬勃发展。但传统节能理论存在缺陷等问题，造成节能产品鱼龙混杂的现象，为能帮助节能事业健康发展，本文从哲学的角度，对我国节能存在的问题进行剖析、反思，以期梳理出清晰、正确、健康发展节能的技术路线。
2 科学研究需要哲学思维引领
科学技术发展史说明，科学技术健康发展需要哲学的本体论、认识论、方法论有机组合的保证。在科学研究中正确的本体论预设是事物“是其所是”的本源——道，回答事物的本源“是什么”的问题，它给做正确的事提供了一个正确的前提和目标，这是寻求做事的根本——效能的问题；认识论提供了一种“尖刀思维”的方法，锁定目标不放松，回答怎么能够清楚认识事物“是什么”的问题；方法论提供了一种正确做事、迅速达到目标的行之有效的执行程序，回答“怎么做”才能有效实现“是什么”的问题，也是寻求做事效率的问题。本体论确定目标，认识论锁定目标，方法论怎么才能有效实现目标，本体论、认识论、方法论各司其职、协同运行、高效能、高效率有机组合，给完成确定目标、负反馈跟踪逼近目标的科学研究过程提供了可靠的保证。
3 节能之遒
系统是客观世界的基本形式和根本属性，世界是按照系统的形式诞生、运行和发展的。从系统论的观点审视节能，这种理论之一就是“系统节能”理论。
“系统节能”理论是依据普适的系统科学原理、用“系统思考”的理念提出的揭露耗能系统本质、规律、特点的节能理论。它由一个信念、三个基本观点组成。从科学技术健康发展需要本体论、认识论、方法论有机组合的条件衡量，“系统节能”理论是完全满足哲学“三论”要求的节能之道。
4 “系统节能”理论简介
“系统节能”理论由一个信念，三个基本观点组成。
一个信念是理念决定世界。理念是世界的本质，世界是理念的不完善摹本，因此人的观察、行动、结果都渗透着理念。改变世界首先要改变思想、理念。这是“系统节能”理论中的本体论预设部分。
三个基本观点是：
耗能系统是一个有机系统整体。像造物主创造一个健康的人一样，耗能系统是设计师依目的将组成要素整合达到“配置合理、运行协调、整体优化”境界，构成健康的有机系统整体，那么节能，就是在健康的有机系统整体层面上自然而然涌现出的，简约、透明、节能、自适应、大大简化运行管理难度和费用等等一系列优良的健康属性之一；节能是设计者赋予耗能系统的一种涌现健康属性的能力。这条给出了符合系统科学原理的节能概念，是“系统节能”理论中的本体论预设部分。
节能耗能系统的设计、构造过程，是新生命诞生式创新过程。新生命诞生需要将父母DNA充分融合，继承，变成有父母基因，又有自己的DNA才有可能实现；同样，节能耗能系统的设计、构造过程需要系统中各个专业模块的思想、技术、设备充分融合继承，重新整合组态编码，变成新的、系统的概念知识体系才能建成，靠各种节能技术的堆砌、叠加的方法，设计、构造不出健康、完善、节能的耗能系统。这条是“系统节能”理论中的方法论部分。
耗能系统的本质是一个耗散结构系统。耗散结构系统中耗能的过程是有效能通过能量传递链耗散流动的过程。如图1为夏天空调系统能量传递链示意图，图2为冬天供暖系统能量传递链示意图。耗能系统的灵魂是“实时跟踪负荷的变化”，耗能系统节能的精髓是“花最小的代价实现实时跟踪负荷变化的过程（最小耗能原理）”。这两条耗能法则任何一个生物体、生物器官甚至一个生物细胞的耗能过程都要遵守的。这是设计者应当根植于耗能系统结构里的两条生命红线，即健康的DNA。有了健康的DNA，耗能系统便天生有了涌现简约、节能、自组织等等一系列优良健康属性的能力。这条是“系统节能”理论中的本体论、认识论、方法论的综合部分。
5 节能反思——传统节能概念辨析
5.1节能的权威定义
按照世界能源委员会1979年提出的节能定义：采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。
按照我国1998年提出的节能定义：节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。
5.2现在通行的节能理念辨析
生产、耗能、排废等现象都是在耗能系统中发生的，它们也应该符合系统运行的规律。对耗能系统节能减排的研究，也应该用普适的系统科学原理来指导。但由于权威的节能概念缺少正确的本体论预设，造成现在通行的节能理念按专业模块“片面思考”的理念，“土豆放在麻袋里”模式将各种各样的节能技术、设备叠加堆积起来，便构成了一个节能的耗能系统，很少考虑耗能系统的整体性及对整体性起着决定作用的要素间的相互作用，很少涉及系统的概念，更少自觉地利用系统科学原理来指导节能减排的实践，至于涉及耗能系统本质、规律、特点及设备容入系统其性能要发生本质的变化的论述，更是少之又少。 5.3理论上的节能反思
节能的前提是需要有正知正见。从系统观审视，现在通行的节能理念并没有为节能减排给出明确的本体论、认识论、方法论有机组合的保证。我们需对系统的概念、系统科学基本原理和节能的概念，对设备容入系统后的静态特性、动态特性以及引起左邻右舍的变化有很好地理解。
5.4经典耗能领域的节能反思
例1，智能建筑的定义不符合系统科学原理，没有给出“三论”的指导，导致我国智能建筑的开通率很低，也是造成我国在运行的中央空调、智能建筑，95%都是不节能的主要原因之一。
例2，北方供暖系统，只盯着分户计量的局部，对供暖系统的整体没有足够的重视，标准出了不少，供暖系统怎么节能还是没有理出头绪来。
例3，工业循环水冷却系统，摸黑使用，水泵在什么工况点运行、能否满足生产需求，都是模模糊糊的。不知道水力平衡是什么，冷却水设计温度差是10℃，可运行的温度差只有3℃—4℃，明明是水泵总容量已经大了一倍多，末端还在报警，还在下指令要求增加水量，泵房还得增加水泵投入台数。
例4，现在推行的节能产品中毛细管网换热器，换热效率高、美观、施工容易……但它的热水温度差只有3℃，可现在的采暖系统的温度差有30℃，是其温度差的10倍。如果毛细管容入老的供暖系统，要输送同样的热量，水泵容量要大1000倍。如果是新设计的系统管道按经济流速设计，那水泵的容量也要增大到10倍，管道的直径增大3倍多。从采暖系统整体看，还计算不出采用毛细管网换热器在什么地方可以节能。
5.5设备系统性能系数才反映系统中运行设备的本质性能
我国完成了冷水机组节能标识GB19577—2004，规定性能系数COP高于5即可以贴上节能一级产品。公式（1）为COP的定义式：
Qc——额定工况制冷量，单位kW；
Wcom——额定工况制冷压缩机消耗的电功率，单位kW。
由公式（1）可看出，它只计及制冷压缩机消耗的电功率，并没有考虑冷水机组在系统中运行时，还要消耗冷却水泵、冷水泵提供的压力能，才能制出额定的冷量的，COP并不能全面地反映冷水机组的性能。能够真实反映冷水机组性能的应该用冷水机组的系统性能系数：
Wc.p——额定工况冷水机组消耗冷却水泵的电功率，单位kW；
Wf.p——额定工况冷水机组消耗冷水泵的电功率，单位kW。
从“系统节能”理论分析，设备系统性能系SCOP的物理含义是输入单位有效能够产生多少有效能输出，即设备的有效能增益。它反映的是在系统运行的设备特性的全息参数，任何影响设备性能的因素都包含在其中，因此衡量在系统中运行的设备真实本质性能，要用设备系统性能系数，也只有用设备系统性能系数才能看清问题的实质，也只有用设备系统性能系数的指标要求设备，设备的科学研究也才有了明确的方向性和确定的数值考核指标。现在，在节能减排行业中我们遇到的许多节能产品，如无动力冷却塔、水轮机冷却塔、恒压变频供水器、恒压变频热水机组……节能产品的情况也都类似，只谈设备个体性能，不谈设备容入系统中的静态特性、动态特性以及引起左邻右舍发生的变化，并不能说明产品在系统中运行时的真正性能，设备运行的真实性能要用设备系统性能系数来考核。
6 “系统节能”理论在节能工程上的应用
“系统节能”理论是依据普适的系统科学原理按“系统思考”理念提出的，它是揭露耗能系统的本质、规律、特点，解决耗能系统本质问题，并给节能科学提供正确的本体论、认识论、方法论保证的普适性节能理论，因此可以在各个领域节能减排工程中应用。另一篇论文《数字化循环水冷却系统技术规范》则是“系统节能”理论应用的完整范例，这是根据“系统节能”理论结合网络计算机控制技术推出的。系统按结构化、模块化设计。整个系统分5个模块，每个从站模块完成对应设备的数字化、透明化、实时跟踪负荷变化且花最小的代价，在主站模块的协调控制下，完成循环水冷却系统整体的数字化、透明化、实时跟踪负荷变化且花最小的代价，这个过程实质是向每个设备及整个系统根植健康的DNA的过程。这使整个循环水冷却系统被整合，基本达到“配置合理，运行协调、整体优化”境界而成为健康的有机系统整体，那循环水冷却系统自然就有了涌现节能等一系列优良的健康属性的能力。这是传统循环水冷却系统不可能具有的性能。从这个观点看，“系统节能”理论也是传统耗能系统升级换代的理论。
图3为某化工厂数字化循环水冷却智能控制系统原理图，是正在用“系统节能”理论实施的一个节能改造工程。整个系统共有75个被冷却末端是分几期建成的，管道系统十分庞杂。智能控制系统分5个控制模块，1—4从站模块各管一个设备按两条红线运行，主站协调1—4模块运行，控制整个系统达到运行协调、整体优化的境界，从而在有机系统整体层面上有涌现优良性的能力。
7 结论
传统节能理论没能为节能给出正确的本体论、认识论、方法论的指导，从技术方面看，这是目前引起节能市场混乱的根本原因；
“系统节能”理论能够为节能给出正确的本体论、认识论、方法论的指导，这是做好节能的技术理论依托。
1 前言
我国是全球第二大经济大国，经济增长快速，但也付出了巨大的资源和环境代价，现已成为全球第一耗能大国和第一排碳大国，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放和能源效率低下有关。应对全球气候变化，中国节能减排备受全球关注，同时节能减排已成为我国重要国策。
在国家关于节能减排的政策频频出台的良好环境下，我国从事节能的企业如雨后春笋，蓬勃发展。但传统节能理论存在缺陷等问题，造成节能产品鱼龙混杂的现象，为能帮助节能事业健康发展，本文从哲学的角度，对我国节能存在的问题进行剖析、反思，以期梳理出清晰、正确、健康发展节能的技术路线。
2 科学研究需要哲学思维引领
科学技术发展史说明，科学技术健康发展需要哲学的本体论、认识论、方法论有机组合的保证。在科学研究中正确的本体论预设是事物“是其所是”的本源——道，回答事物的本源“是什么”的问题，它给做正确的事提供了一个正确的前提和目标，这是寻求做事的根本——效能的问题；认识论提供了一种“尖刀思维”的方法，锁定目标不放松，回答怎么能够清楚认识事物“是什么”的问题；方法论提供了一种正确做事、迅速达到目标的行之有效的执行程序，回答“怎么做”才能有效实现“是什么”的问题，也是寻求做事效率的问题。本体论确定目标，认识论锁定目标，方法论怎么才能有效实现目标，本体论、认识论、方法论各司其职、协同运行、高效能、高效率有机组合，给完成确定目标、负反馈跟踪逼近目标的科学研究过程提供了可靠的保证。
3 节能之遒
系统是客观世界的基本形式和根本属性，世界是按照系统的形式诞生、运行和发展的。从系统论的观点审视节能，这种理论之一就是“系统节能”理论。
“系统节能”理论是依据普适的系统科学原理、用“系统思考”的理念提出的揭露耗能系统本质、规律、特点的节能理论。它由一个信念、三个基本观点组成。从科学技术健康发展需要本体论、认识论、方法论有机组合的条件衡量，“系统节能”理论是完全满足哲学“三论”要求的节能之道。
4 “系统节能”理论简介
“系统节能”理论由一个信念，三个基本观点组成。
一个信念是理念决定世界。理念是世界的本质，世界是理念的不完善摹本，因此人的观察、行动、结果都渗透着理念。改变世界首先要改变思想、理念。这是“系统节能”理论中的本体论预设部分。
三个基本观点是：
耗能系统是一个有机系统整体。像造物主创造一个健康的人一样，耗能系统是设计师依目的将组成要素整合达到“配置合理、运行协调、整体优化”境界，构成健康的有机系统整体，那么节能，就是在健康的有机系统整体层面上自然而然涌现出的，简约、透明、节能、自适应、大大简化运行管理难度和费用等等一系列优良的健康属性之一；节能是设计者赋予耗能系统的一种涌现健康属性的能力。这条给出了符合系统科学原理的节能概念，是“系统节能”理论中的本体论预设部分。
节能耗能系统的设计、构造过程，是新生命诞生式创新过程。新生命诞生需要将父母DNA充分融合，继承，变成有父母基因，又有自己的DNA才有可能实现；同样，节能耗能系统的设计、构造过程需要系统中各个专业模块的思想、技术、设备充分融合继承，重新整合组态编码，变成新的、系统的概念知识体系才能建成，靠各种节能技术的堆砌、叠加的方法，设计、构造不出健康、完善、节能的耗能系统。这条是“系统节能”理论中的方法论部分。
耗能系统的本质是一个耗散结构系统。耗散结构系统中耗能的过程是有效能通过能量传递链耗散流动的过程。如图1为夏天空调系统能量传递链示意图，图2为冬天供暖系统能量传递链示意图。耗能系统的灵魂是“实时跟踪负荷的变化”，耗能系统节能的精髓是“花最小的代价实现实时跟踪负荷变化的过程（最小耗能原理）”。这两条耗能法则任何一个生物体、生物器官甚至一个生物细胞的耗能过程都要遵守的。这是设计者应当根植于耗能系统结构里的两条生命红线，即健康的DNA。有了健康的DNA，耗能系统便天生有了涌现简约、节能、自组织等等一系列优良健康属性的能力。这条是“系统节能”理论中的本体论、认识论、方法论的综合部分。
5 节能反思——传统节能概念辨析
5.1节能的权威定义
按照世界能源委员会1979年提出的节能定义：采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。
按照我国1998年提出的节能定义：节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。
5.2现在通行的节能理念辨析
生产、耗能、排废等现象都是在耗能系统中发生的，它们也应该符合系统运行的规律。对耗能系统节能减排的研究，也应该用普适的系统科学原理来指导。但由于权威的节能概念缺少正确的本体论预设，造成现在通行的节能理念按专业模块“片面思考”的理念，“土豆放在麻袋里”模式将各种各样的节能技术、设备叠加堆积起来，便构成了一个节能的耗能系统，很少考虑耗能系统的整体性及对整体性起着决定作用的要素间的相互作用，很少涉及系统的概念，更少自觉地利用系统科学原理来指导节能减排的实践，至于涉及耗能系统本质、规律、特点及设备容入系统其性能要发生本质的变化的论述，更是少之又少。 5.3理论上的节能反思
节能的前提是需要有正知正见。从系统观审视，现在通行的节能理念并没有为节能减排给出明确的本体论、认识论、方法论有机组合的保证。我们需对系统的概念、系统科学基本原理和节能的概念，对设备容入系统后的静态特性、动态特性以及引起左邻右舍的变化有很好地理解。
5.4经典耗能领域的节能反思
例1，智能建筑的定义不符合系统科学原理，没有给出“三论”的指导，导致我国智能建筑的开通率很低，也是造成我国在运行的中央空调、智能建筑，95%都是不节能的主要原因之一。
例2，北方供暖系统，只盯着分户计量的局部，对供暖系统的整体没有足够的重视，标准出了不少，供暖系统怎么节能还是没有理出头绪来。
例3，工业循环水冷却系统，摸黑使用，水泵在什么工况点运行、能否满足生产需求，都是模模糊糊的。不知道水力平衡是什么，冷却水设计温度差是10℃，可运行的温度差只有3℃—4℃，明明是水泵总容量已经大了一倍多，末端还在报警，还在下指令要求增加水量，泵房还得增加水泵投入台数。
例4，现在推行的节能产品中毛细管网换热器，换热效率高、美观、施工容易……但它的热水温度差只有3℃，可现在的采暖系统的温度差有30℃，是其温度差的10倍。如果毛细管容入老的供暖系统，要输送同样的热量，水泵容量要大1000倍。如果是新设计的系统管道按经济流速设计，那水泵的容量也要增大到10倍，管道的直径增大3倍多。从采暖系统整体看，还计算不出采用毛细管网换热器在什么地方可以节能。
5.5设备系统性能系数才反映系统中运行设备的本质性能
我国完成了冷水机组节能标识GB19577—2004，规定性能系数COP高于5即可以贴上节能一级产品。公式（1）为COP的定义式：
Qc——额定工况制冷量，单位kW；
Wcom——额定工况制冷压缩机消耗的电功率，单位kW。
由公式（1）可看出，它只计及制冷压缩机消耗的电功率，并没有考虑冷水机组在系统中运行时，还要消耗冷却水泵、冷水泵提供的压力能，才能制出额定的冷量的，COP并不能全面地反映冷水机组的性能。能够真实反映冷水机组性能的应该用冷水机组的系统性能系数：
Wc.p——额定工况冷水机组消耗冷却水泵的电功率，单位kW；
Wf.p——额定工况冷水机组消耗冷水泵的电功率，单位kW。
从“系统节能”理论分析，设备系统性能系SCOP的物理含义是输入单位有效能够产生多少有效能输出，即设备的有效能增益。它反映的是在系统运行的设备特性的全息参数，任何影响设备性能的因素都包含在其中，因此衡量在系统中运行的设备真实本质性能，要用设备系统性能系数，也只有用设备系统性能系数才能看清问题的实质，也只有用设备系统性能系数的指标要求设备，设备的科学研究也才有了明确的方向性和确定的数值考核指标。现在，在节能减排行业中我们遇到的许多节能产品，如无动力冷却塔、水轮机冷却塔、恒压变频供水器、恒压变频热水机组……节能产品的情况也都类似，只谈设备个体性能，不谈设备容入系统中的静态特性、动态特性以及引起左邻右舍发生的变化，并不能说明产品在系统中运行时的真正性能，设备运行的真实性能要用设备系统性能系数来考核。
6 “系统节能”理论在节能工程上的应用
“系统节能”理论是依据普适的系统科学原理按“系统思考”理念提出的，它是揭露耗能系统的本质、规律、特点，解决耗能系统本质问题，并给节能科学提供正确的本体论、认识论、方法论保证的普适性节能理论，因此可以在各个领域节能减排工程中应用。另一篇论文《数字化循环水冷却系统技术规范》则是“系统节能”理论应用的完整范例，这是根据“系统节能”理论结合网络计算机控制技术推出的。系统按结构化、模块化设计。整个系统分5个模块，每个从站模块完成对应设备的数字化、透明化、实时跟踪负荷变化且花最小的代价，在主站模块的协调控制下，完成循环水冷却系统整体的数字化、透明化、实时跟踪负荷变化且花最小的代价，这个过程实质是向每个设备及整个系统根植健康的DNA的过程。这使整个循环水冷却系统被整合，基本达到“配置合理，运行协调、整体优化”境界而成为健康的有机系统整体，那循环水冷却系统自然就有了涌现节能等一系列优良的健康属性的能力。这是传统循环水冷却系统不可能具有的性能。从这个观点看，“系统节能”理论也是传统耗能系统升级换代的理论。
图3为某化工厂数字化循环水冷却智能控制系统原理图，是正在用“系统节能”理论实施的一个节能改造工程。整个系统共有75个被冷却末端是分几期建成的，管道系统十分庞杂。智能控制系统分5个控制模块，1—4从站模块各管一个设备按两条红线运行，主站协调1—4模块运行，控制整个系统达到运行协调、整体优化的境界，从而在有机系统整体层面上有涌现优良性的能力。
7 结论
传统节能理论没能为节能给出正确的本体论、认识论、方法论的指导，从技术方面看，这是目前引起节能市场混乱的根本原因；
“系统节能”理论能够为节能给出正确的本体论、认识论、方法论的指导，这是做好节能的技术理论依托。