傳統的真空設計中，對于真空室設計，為了節約加工成本，采用易加工簡單的真空室，對抽真空系統設計，經常選用極限真空較高的機械泵、羅茨泵、擴散泵組合系統，但當前從節能減排的低碳要求出發，往往是不合理的，而且用戶日后在長期運行中，能耗很大，使應用真空的產品后續成本大為提高。為了創新設計，本文提出真空設計中應更注重節能減排的低碳原則的新思考。

　　世界經濟全球化的迅猛發展，人類社會生產規模日益擴大，科學研究與技術科學向各領域的發展既深且廣，世界性的能源短缺瀕臨愈益嚴重的境地。

　　21 世紀剛開始的初期，煤、石油仍為主要能源的歷史時期仍在延續，清潔能源(太陽能、風能、水力能、核能、燃料電池等)雖有所增長，但目前在運行成本及工業性推廣上仍存在不少問題有待解決。

　　追溯人類使用能源的歷史，大規模使用煤炭、石油尚不足200 年，直到1895 年，發達的北美、歐洲、能源消耗中木材燃燒仍占90%，20 世紀起，煤炭開始占主導，20 世紀20 年代，石油開采大幅上升，1920- 1970 年半個世紀，構成“石油時代”，1929- 1971 年，世界煤產量上升70%，而同期石油產量上升1000%。由于長時間的歷史積累，煤、石油燃燒生成的碳排放造成地球大氣中溫室氣體(CO2 和CH4 等)的含量顯著增加，科學實驗表明，這類氣體含量少量增加，地球大氣對太陽能熱量的吸收率明顯增加，使地球常年平均溫度日益升高，導致氣候變暖，對地球的生態平衡破壞相當嚴重，冰川線后退，海平面上升，風暴，高溫干旱等極端氣候明顯增多，對人類社會的持續發展和生存造成比歷史上任何時期更為嚴峻的考驗。

　　全面推進工業經濟中的節能減排，其正確含義應表達為對于一定數量、質量的產品，需要盡量節省消耗的能源，生產出同樣數量、質量的產品，對大氣排放的溫室氣體盡量要少，顯然，按化學規律，原含于煤、石油中的碳和氧或氫氣化合成溫室氣體而釋入大氣，使大氣中實際碳含量增加，人類的人為行為應盡量減少這過程，即所謂“低碳”行為方式。

　　我國屬于發展中國家，雖然歷史上碳排放低于發達國家，目前隨著經濟總量已達世界第二大經濟體，實現低碳經濟的目標刻不容緩。2009 年1 月清華大學在國內率先成立低碳經濟研究院。

　　2009 年3 月中科院發布《2009 中國可持續發展戰略報告》，提出2020 年單位GDP 的CO2 的排放降低50%左右目標。2009 年9 月胡錦濤主席在聯合國氣候變化峰會上承諾：“中國進一步將應對氣候變化納入經濟社會發展規劃……”。節能減排已正式納入我國“十二五”規劃，2020 年實現我國單位國內生產總值CO2 排放比2005 年下降40%~45%的莊嚴承諾，這也是十分沉重的責任：一方面需要改變經濟增長方式，調整經濟結構，向低碳經濟轉型，另一方面需要政府、民間組織、企業、個人等都能自覺成為這場革命的參與者、奉獻者，反過來成為受益者。

　　國際上1997 年在日本第三次締約國大會“京都議定書”目標：2008~2012 年應在1990 年基礎上減排下降5.2%。經過100 多個國家批準，2005 年2 月6 日此議定書生效，2007 年12 月印尼巴厘島上召開“聯合國氣候變化大會”，進一步肯定此議定書。

1、真空行業的碳排放

　　真空行業應包括真空工業和真空科學與技術領域，在20 世紀中獲顯著發展，主要是因為其他工業、技術領域對真空的需求增加了。特別是信息產業迅猛發展，電子工業對真空設備的需求大幅增加。航天工業中地面試驗，大量采用真空模擬環境，對真空設備大規模使用。可見真空行業涉及的領域日益廣闊：如電子和微電子工業，機械工業、航空、航天工業、冶金工業、核工業、薄膜和表面工程技術，太陽能利用工程，現代食品、輕化等，21 世紀真空應用方面發展廣度和深度更是不可估量。顯然這樣宏大的發展規模，在稠密大氣層環境下運作，抽真空所需能耗也相應增大，與這樣的發展相比，減少真空行業的碳排放卻不相匹配，節能減排刻不容緩，至少從真空設計方面值得社會各界思考。

2、真空設計應更注重節能減排的低碳原則

　　真空工業和技術現在也夠得上用電大戶，抽真空主要消耗電能，數據舉例：

　　以常用的典型2X系列旋片真空泵之一為例計算能耗：2X- 30 真空機械泵。電機功率4 kW，一天運行8 h，耗電=4 kW×8 h=32 度電2X- 70 真空機械泵。電機功率5.5 kW，一天運行8 h，耗電=5.5 kW×8 h=44 度電真空設備供應商長時期內定點配供數百家用戶，每家使用用戶以20 臺平均值計算。2X- 30 泵一天8 h 范圍內運行300(家)用戶×20(臺)×32(度電)=19.2 萬度~20 萬度電/ 天。2X- 70 泵一天8 h 范圍內運行300(家)用戶×20(臺)×44(度電)=26.4 萬度~27 萬度電/ 天。全國不下50 家真空設備供應商，則銷售在外運行的上述兩泵近20 萬度/ 天+27 萬度/天×50 家供應商≈2350 萬度電耗/ 天。

　　以常用的典型K 系列油擴散泵之一為例計算能耗：K- 600 油擴散泵：加熱功率8~9 kW，一天運行8 h，耗電= 8 kW×8h = 64 度電，一家真空設備供應商長期積累限定供配的280 家計算，每家使用用戶以10 臺平均值計算：K- 600 泵，則一天8 h 范圍內運行耗電：280×10×64=17.9 萬度~18 萬度電/ 天。全國不下50 家真空設備供應商，則近18×50=900 萬度電/ 天。

　　僅計算2X- 30、2X- 70，K- 600 泵1 天運行的能耗至少達2350 萬度電+900 萬度電=3250 萬度電。這例計算是不完全的，粗略的，更未計算其它型號多種真空泵的能耗，從上述可見能耗之大，非同小可。

　　根據碳排放“足跡”分析，CO2 三大來源：①火力發電排放占41%總排放。②汽車排放占25%總排放。③建筑排放占27%總排放。要實現低碳經濟，必須低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟發展模式，也是人類社會繼農業文明到工業文明到生態文明的又一次重大進步。真空行業也在這個進步進程中，一樣負有促進的歷史責任。

　　過去的真空設計較多考慮真空室參數選用，抽氣時間計算，真空室容積、抽氣速率、漏率、壓升率、極限真空、強度計算、真空管道分子流流導計算，真空系統的設計和選用。

　　當然這些都是需要的，在當時的歷史經濟背景下，很少考慮節能減排，而在當前的世界經濟發展危及地球氣候變暖，生態失去平衡，以及能源短缺的背景下，真空設計注重節能減排的低碳原則，同其它用電大戶一樣，有義不容辭的責任，固然，這樣改進真空設計，一般也可能降低真空設備制造成本，但有時即使設計中貫徹低碳原則，提高了些成本，也應在所不惜，譬如涉及抽氣時間的真空室容積選擇，不能一開始就選用圓柱形筒狀，必須依低碳原則考慮一下其它形狀能否更節能。在現代先進的加工、焊接技術條件下，需要權衡一下把節能考慮的‘權重’提高。又譬如涉及極限真空的選擇，不能一開始就追求選用高極限真空的指標，極限真空非常高，當然能使背景真空非常潔凈，對工藝有利，但不能無節制，常常在不影響工藝的條件下，可以選用極限真空不太高的指標，后面我們舉例采用分子增壓泵，即反映這種情形。

5、結束語

　　縮短工藝運轉周期，縮短抽氣時間應包括與過程除氣(即縮短放氣除氣在內的過程)綜合節能。由于傳統的每日每月的工藝產量，花費在抽真空上的時間非常長，耗能也日積月累，更需要認真實現低碳原則。特別是追求發展寬領域型真空泵、粘滯流領域的節能泵。對真空室設計展望： 應不斷提高穿透(Feedthrough)真空室的技術，主要是創新設計傳動穿透和電穿透技術，從而減少能耗。如果穿透技術提高了，終有一天將轉架傳動齒輪機械移到真空室外，減少真空室體積。