以人居健康舒适、环境保护和
能源有效利用为中心的
空调技术进展
提要 概述了空调技术发展在全球环境、室内空气品质、智能技术发展等方面的背景,阐述
了协调舒适与节能、能源利用与保护环境的技术发展原则,全面概括地介绍了空调节能的多种
手法,空调能源的发展方向和空调设备与系统的开发。
关键词 空调 节能 人居健康与舒适 环境保护 能源有效利用
Ad v a n c e m e nt i n a ir c o n diti o ni n g t e c h n ol o g y f o c us i n g
o n h um a n h e a lt h a n d c o mf ort , e n vir o nm e nt p r ot e c ti o n
a n d e n e r g y effi c i e n c y
Ab s t r a c t De s c r i b e s gl o b a l e nvi r o nme n t d e t e r i o r a t i o n , i n d o o r a i r qu a l i t y
c o n c e r n a n d p r omo t i o n of t h e i n t e l l i g e n t t e c hn ol o g y b e hi n d t h e p r o g r e s s of a i r
c o n di t i o ni n g t e c hn ol o g y i n r e c e n t y e a r s , i n t e r p r e t s t h e p r i n c ip l e s i n t h e
a d v a n c eme n t f o r h a rmo ni s i n g c omf o r t r e qui r eme n t s wi t h e n e r g y c o ns e r v a t i o n a n d
e n e r g y c o ns ump t i o n wi t h e nvi r o nme n t p r o t e c t i o n , p r e s e n t s a n ov e r a l l s u r v e y of
t h e t e c hni qu e s f o r a i r c o n di t i o ni n g e n e r g y e f f i c i e n c y , t r e n d s i n e n e r g y s ou r c e s
f o r a i r c o n di t i o ni n g , a n d d e v e l o pme n t i n t h e e quipme n t a n d s ys t em.
Ke yw o r d s a i r c o n di t i o ni n g , e n e r g y c o ns e r v a t i o n , huma n h e a l t h a n d c omf o r t ,
e nvi r o nme n t p r o t e c t i o n , e n e r g y e f f i c i e n c y
★ Tongji University
1 当代空调技术发展的背景
当代空调技术实际上是以促进人
类居住的舒适性、健康性,保护地球环
境,对能源有效利用等基于可持续发
展的观点为原则而取得进展的,其发
展的背景体现在以下几个方面:
1. 1 对地球环境的保护
1. 1. 1 防止地球温暖化(温室效应)
对人类的危害,要求控制化石燃料燃
烧排放出的CO2 量,它对于地球温暖
化的影响占
1
2 以上,为此对化石能源
不仅是关心其“枯竭”的问题,同时要
重视CO2 排放的问题,通过提高一次
能利用效率,少用化石燃料以减少排
放量是理所当然的。1997 年12 月,
联合国气候变化框架公约缔约方第三
次会议在京都召开,确定了发达国家
温室气体的减排目标[ 1 ] 。日本早已提
出,在工程建设中应以寿命周期CO2
排放量(LCCO2 ) 评估其对环境的影
响[ 2 ] ,在家庭中推行可以计算住户
CO2 排放量的“环境家计簿”[
3 ] ,这显
然是环境意识的进步。
1. 1. 2 防止臭氧层破坏而控制CFC
的使用, 1987 年蒙特利尔协议签定
后,各国先后予以实施。制冷工质的
替代引出了对制冷方式的重新选择,
如吸收式制冷机的应用和压缩式制冷
机的适应性改进(对新工质) ,如离心
制冷机废除R11 (属CFC) 改用R22 、
R123 ( 均属HCFC) 或R134a ( 属
HFC) ,对主机结构的适应性改造。
1. 2 热舒适评价方法的进步和对室
内空气品质( IAQ) 的重视
1. 2. 1 室内热环境评价方法的标准
化。通过70 年代的大量研究,丹麦
Fanger 教授的PMV 指标[ 4 ]为国际标
准化组织所接受( ISO7730) ,成为公认
的较有普遍意义的热舒适评价标准。
除了作为一种评价方法外,还可以利
用这一概念与工程设计相结合,达到
良好的综合效果。此外,关于热舒适
传感器的开发与应用也具有重要意
义[ 5 ] 。
1. 2. 2 对于室内空气品质( IAQ) 问
题的关注。随着人们生活和生产活动
的发展,各种各样的污染物质被发现,
尤其是VOC(挥发性有机化合物) 对
人体的危害,人类长期在各种低浓度
污染物综合作用下的影响还研究不
足,首先应该及早免除这种污染的影
响,当然主要手段还是在通风换气方
面,而与此同时,必须有效利用能源。
在追求实现低能耗的健康建筑的
目标下,美国环境保护署( EPU) 制定
了绿色计划,相应地成立了绿色建筑
委员会(USGBC) 等组织[ 6 ] 。建设样
板房,推动健康建筑的建设,使人们的
生活质量和工作效率同时得到保证。
1. 3 电子技术和计算机技术的进步,
使建筑物智能化成为可能
微电子技术的高速发展带动了计
算机科学的发展。空调控制技术的电
子化与计算机技术的结合使空调设
计、控制、运行水平提高到了新的阶
段。CAD、人工智能、远程控制的运用
正在改变着传统的空调技术面貌。应
用计算机技术,将设计方法从静态设
计工况发展为动态过程的研究,对空
调运行控制与节能起了很大的作用,
通过对空调装置工作过程的模拟与仿
真,使空调设计实现优化决策,并获得
最佳的能源利用效率。室内气流、温
度场以及污染物扩散的数值解析(数
值流体力学CFD) 为提高室内热舒适
和IAQ 提供了科学手段。空调系统
的智能化运行和管理作为BAS(建筑
自动化系统) 的一员,保证了大楼全面
智能化的实现。
2 空调节能技术的原则
2. 1 舒适性与节能之间的矛盾统一
2. 1. 1 以节能为原则,将热舒适指标
PMV 在工程中加以实际应用,即利
用支配热舒适的6 个因素(温度、湿
度、平均辐射温度、风速、衣服热阻、劳
动强度) 的巧妙组合,达到舒适和节能
的协调[ 7 ] 。如大空间建筑内对“可感
气流”的利用,可以降低对室温的要
求[ 8 ] 。此外,还可利用PMV 传感器
对热环境进行优化控制[ 9 ] 。
2. 1. 2 满足个人要求,不强求全面统
一(温度、湿度) ,个人与群体兼顾,对
节能和控制的灵活性均有利。
2. 1. 3 满足新的舒适要求,尽管影响
人体舒适的主要因素为温热环境,但
对于生活环境中的声(噪声) 、光(照
明) 、色(色彩) 要求同样应予以满足。
现今研究指出,环境参数的脉动化(如
变动风) 有利于满足人的舒适感,实现
动态自然境界,对节能也是有利的。
现今对舒适环境的研究是在生理和心
理两方面进行的。
2. 1. 4 控制室内空气品质( IAQ) 。
有关为消除CO2 、VOC、浮游尘埃、细
菌、臭味等的通风量(新风) 的研究一
直在进行中,法规不断有所修改[ 10 ] 。
欧洲建议用olf ( 污染源单位) 和
decipol (感知污染等级) 来确定通风
量,总的趋势是通风量应增大,因而排
风热回收措施将不可缺少。此外从提
高通风效率出发,应注意室内进、排风
的气流组织,以便有效地利用进入室
内的通风量。
2. 2 能源利用与环境保护之间的矛
盾统一
2. 2. 1 提高化石燃料的利用效率。
选择合理的供能(冷、热源) 方式,以减
少CO2 的排放量,例如采用总能系统
可以获得最佳的一次能利用效率,对
环境的影响为最小。
2. 2. 2 低温热源(低位热源) 的应用。
按质用能,先“功”后“热”是用能的原
则,因为HVAC 技术中末端设备的空
气温度或水温均在60 ℃以下,直接用
电加热就极不合理。在选用热媒时,
应采用“高温”冷水和“低温”热水,因
而辐射空调方式是符合这一原则的。
为了利用冬季大气中的低位热量,风
冷热泵(ASHP) 也是很节能的装置。
此外,由于它排给大气的那部分热量
被循环使用,其排热影响就小于直接
燃烧化石燃料的供暖方式。
2. 2. 3 对于“未利用能”的利用,如太
阳能、江河水、地热等都是符合上述原
则的。
3 新的空调节能手法
空调新技术无不环绕着节能和优
化环境的思路来发展,常见的一些手
法如下:
3. 1 建筑节能
建筑节能是空调节能的基础,解
决好建筑设计构思和空调节能的矛盾
是设计水平的体现,平面、朝向、窗户
结构和材料的确定,以及起遮阳作用
的挑檐的处理等,对减少围护结构的
空调负荷起到重要作用。1992 年建
成的日本松下电器产业公司情报通信
系统中心大楼的空调,在建筑节能设
计上有很独特的成果[ 11 ] 。
3. 2 传统空调节能技术的应用[ 12 ]
70 年代中期以来行之有效的空
调节能方法仍应采用和改进,这些技
术主要是: ①排风中热量的回收; ②水
蓄热(冷) 技术; ③热泵应用; ④变风量
系统( VAV ) [ 13 ] ; ⑤ 变水量系统
(VWV) 。现今许多节能技术是从它
们发展起来的。
3. 3 舒适、节能、灵活性相结合的各
种手法,主要体现在空调方式方面
3. 3. 1 大中型办公楼建筑内外分
区[ 14 ] 。为提高灵活性和能源利用合
理性,在过去常规的分区基础上,有的
暖通空调HV&AC
把外区做成独立的热泵单元方式,内
区热源则可采用区域供热供冷
(DHC) 、集中吸收式制冷方式等。也
有采用闭环水热源单元热泵方式,把
内区排热作为外区热泵供热的热源。
3. 3. 2 不分内外区的中小型办公楼。
空调采用新型的机组方式,如: ①穿墙
式空调机组( TWU) ,有立式和卧式,
有的可供新风并有排风热回收器,建
筑立面应有协调设计; ②VRV 系统,
即冷剂可变系统,一个室外机可拖达
十多台室内机,压缩机带变频调速,在
节能方面是十分占优势的,这种系统
同样可配置有排风热回收的新风系
统。
3. 3. 3 窗际热环境的改善手法[ 15 ] 。
内外分区的目的是为了改善窗际热环
境和使空调系统适应各区的负荷特
性,但带来了装置费用高和可能造成
的冷热混合损失。新的设计采用通风
窗、空气屏障方式等来简化内外分区
方式。
3. 3. 4 背景空调和个人空调相结
合[ 16 ] 。对于办公型智能化大楼,结合
综合布线要求做成双重地板,这样可
以实现近似于置换通风的方式,从下
向上送风。在此基础上,可设计成个
人空调(送到工作点) 和背景空调相结
合的系统。前者可由工作人员自己调
节以满足个人需要,背景空调参数可
以有所降低,有利于节能和舒适的统
一。
3. 3. 5 利用辐射方式供热供冷。①
辐射方式与人体的热交换较易满足舒
适感; ②利用辐射方式可以降低对室
温的要求,例如电热地毯和挂壁式空
调机的组合使用,可比单用对流空调
方式节能25 %; ③可以利用高温冷水
(如井水) 和低温热水(太阳能加热水)
节约能源; ④设在结构物中的盘管可
使结构起蓄热作用,如可利用夜间电
力,将热量蓄存在建筑物内供白天使
用。当采用辐射供冷时,应防止板面
的结露,同时利用新风去湿(负担室内
湿负荷) 的容量亦应正确把握。
3. 3. 6 零能带( ZEB) 的应用。在建
筑节能设施较为完备的建筑物内,夏
季利用自然通风,冬季利用太阳能供
热( 被动式) , 不采用空调, 让室内
PMV 值在容许的范围内波动。在空
调系统自控设计中,亦可提供一个加
热、通风和冷却的顺序控制,并对空调
系统的负荷进行自动设定,在过渡季
节采用零能带方式控制,停止供热和
制冷,而室内环境仍得以维持。
3. 4 夜间电力的应用和移峰蓄热措
施
3. 4. 1 冰蓄热。从60 年代开始,发
展了利用夜间廉价电力(白天价格的
1
3
) 的水蓄热技术。到80 年代,逐步
开发了冰蓄热技术,对平衡城市电力
供应有重大的社会和经济效益(火力
发电厂的扩容对经济和环境都是不利
的) 。用户初投资的增加可以由政策
性的补贴得到平衡。昼夜电价比达到
4∶1 以上时,用户经常费用的节约,可
以较快地偿还投资的差额(因具体条
件而异) 。此外,对于冰蓄冷装置可以
采用低温送风,减小送风系统和水系
统的尺寸,并能降低输送电耗。冰蓄
冷技术的制冰蓄冷方式多达20 几种,
装置方式从机组到大型系统均可实
现。日本1994 年完成的MM21 地区
DHC(区域供热供冷) 设置的冰蓄冷量
达106 MWh (30 000 USrth) ,美国芝
加哥地区的DHC 已建成蓄冷量达
232 MWh(66 000 USrth) 的集中供冷
站[ 17 ] 。我国在浙江省初步推广了冰
蓄冷技术。
3. 4. 2 利用高温( > 0 ℃) 的相变材
料(PCM) 进行蓄冷。可以采用常规的
制冷蒸发温度,适用于旧系统的改造。
但这种材料因存在性能衰减和过冷的
问题,尚未大规模应用(我国台湾已有
多例) 。此外,日本曾在某医院的太阳
能热风系统中采用了PCM 材料
(CaCl2·6H2O ,融点27 ℃) ,获得良好
效果[ 18 ] 。
3. 4. 3 建筑结构蓄热(冷) 。①利用
空心混凝土板构成的空气通道在晚间
向室内供冷或供热,同时使建筑材料
蓄热,白天运行时再调整送风参数,可
以节约运行费用15 %[ 19 ] ; ②将热泵
机组的室外侧盘管埋在土壤内或混凝
土桩基内,相当于利用地热热源的热
泵,发挥了季节性的蓄热效果; ③在围
护结构中嵌置某种PCM 材料,冬季白
天PCM 吸收太阳热量成液相,晚上凝
固而向室内放热。
日本在神户建造的三宫ƒ Ó ¦ ™
大楼(地上11 层) 采用了结构蓄热方
式,吊顶内的送风机出口有两个阀门
可以转换。朝向楼板的风口用于晚间
冷却结构,白天打开另一个风阀则可
向室内送风[ 20 ] 。
3. 5 自然能直接利用
3. 5. 1 免费供冷( Free Cooling) 的各
种应用。①过渡季节空调系统最大限
度地利用新风,不仅节约能量而且提
高了室内空气品质; ②晚间通风降温
(Night Purge) ,利用夏季晚间自然通
风(大换气量) ,可以降低白天因室内
得热的温升; ③冬季利用冷却塔获得
冷水供建筑物内区冷却; ④利用地道
风降温等。
3. 5. 2 井水、河水的利用。有条件的
场合可利用地下水直接供冷并采用
“冬灌夏用”的技术,保证冷源的稳定
性,反之亦可“夏灌冬用”获得热水。
3. 5. 3 太阳能。用于被动式建筑物
供暖,利用太阳能加热热水可作为热
泵的热源或直接用于辐射供暖。太阳
能电池、太阳能吸收式制冷等对建筑
物应用亦有广阔前景。年产量达40
MW的太阳能电池工厂将在法国投产
(占世界需求的
1
3
) [ 21 ] 。
联合国环境规划署(UNEP) 在日
本滋贺县建造了几幢作为国际环境技
术中心的示范建筑[ 22 ] ,充分利用自然
能作为空调的基本手段,称为“环境共
生建筑”,值得重视。
3. 5. 4 蒸发冷却技术的应用[ 23 ] 。蒸
发冷却也是一种自然能直接利用的方
法。蒸发冷却技术包括直接蒸发冷却
(DEC) 和间接蒸发冷却( IEC) 。在干
燥地区完全可以应用这种方法而不需
要制冷装置。由于COP 值很高,而又
不消耗一次能源,所以引起人们重视。
在非干燥地区亦可利用它来节约能
量。如①用IEC 对空调新风预冷(显
热冷却) ; ②用除湿剂对空气除湿,结
合冷水降温和蒸发冷却代替机械制
冷,并使空气处理过程避开高湿度区
域, 在卫生方面有利, 典型的有
Desiccant 系统。
3. 6 空调装置输送系统的节能
3. 6. 1 水系统采用大温差[ 24 ] 。加大
空调冷冻水系统及冷却塔水系统的工
作温差,可以减少水量,以降低其输送
能耗,同时可以减小管径,节约初投
资。但它又影响到冷冻机换热面积的
大小,冷冻机COP 的高低,冷却塔造
价的变化以及AHU (空气处理机组)
内盘管排数的变化。欧美设计中在冷
冻水系统的流程中往往经多级应用
(新风预冷盘管、AHU 主盘管、FCU
(风机盘管机组) 盘管) 以提高温差。
由于末级进水温度的提高,要注意对
去湿能力的影响。在衡量水系统输送
耗能时, 采用了“水输送系数”
(WTF) [ 25 ] 。
3. 6. 2 提高送风系统的温差。与水
系统一样,当采用冰蓄冷技术时,由于
供水温度低,送风温度也下降,使送风
的温差增加,即低温送风方式。通过
专门的诱导型风口直接送风或利用末
端装置内风机混合,以满足入室送风
温度。国内已有很多实践经验,低温
送风可以减小风管及输送动力,但风
管的保温应予加强,末端送风装置亦
应防止结露。
3. 6. 3 变水量、变风量方式。考虑到
输送能量的节约而用于空调部分负荷
时的输送方式,以VAV 为例,全年空
气输送动力仅为常规系统的40 %～
60 %。
3. 6. 4 冷剂重力循环供冷供热。对
于高发热量的房间,冬季亦需供冷,此
时可利用与制冷机组旁通的室内、外
盘管之间存在的高差进行冷剂自然循
环,供给少量和稳定的冷量。另外也
有一种与冰蓄冷方式相结合的自然循
环系统,早在1990 年就成功地应用在
大阪的水晶塔大厦( 地上37 层)
内[ 26 ] 。1996 年大阪燃气公司又推出
了一种与直燃型吸收式机组相配合的
自然循环方式[ 27 ] 。
3. 7 改善气流组织提高室内换气效
果
房间换气、通风效果,不仅与换气
量有关,而且也与室内空气流动形态、
气流组织等因素有关,这些都影响到
新鲜空气的利用程度。
3. 7. 1 关于评价和控制室内空气品
质的研究。用稀释通风方法控制污染
是基本原则,但这种控制方法的有效
性和经济性是值得关注的。80 年代
中期,北欧学者提出了室内空气龄、换
气效率、排污效率等反映污染物滞留
时间的概念[ 28 ] ,可以通过示踪气体作
实验研究。要使有限的入室新风得到
有效利用必须采用合理的气流组织。
此外,还应注意新风从采气口到送风
口的时间和沿管道污染应为最小,以
保证入室新风的品质[ 29 ] 。
3. 7. 2 置换通风的应用。通风空气
直接由房间下部进入,*室内发热体
的热力作用,使新鲜空气以较小的扰
动,流经工作区,带走室内余热余湿和
污染物质,上升的空气从上部的回风
口排出。这时房间空气有一定的成层
现象,但工作区的空气品质定为最佳,
在北欧广泛应用于各种场合。日本开
始在办公楼中将其作为下送的气流组
织形式进行实践[ 16 ] 。
3. 7. 3 喷射诱导型(Dirivent) 送风方
式的应用。利用密集布置的喷射诱导
型送风口在特定场合下,可以改善气
流组织: ①利用该方式,可使大空间建
筑在冬季供暖时,避免温度梯度过大,
减少供热负荷同时起到预热空间的作
用; ②在汽车库等需要排除污染物的
场合,可以组成平面方向移动的排污
气流,以省去大尺寸风道的设置。
4 空调供能( 冷热源) 的新方式
4. 1 燃气作为空调能源[ 30 ]
各国由于①燃气和电力负荷的高
峰处于不同季节,用燃气作为空调冷
热源可平衡城市能源供应; ②为空调
用电高峰而建设电厂代价高(经济和
环境方面) ; ③制冷工质CFC 问题对
电制冷带来一定的困扰; ④在用电紧
张的城市,供电的增容费用很高; ⑤燃
气不仅热值高,而且是理想的清洁能
源; ⑥燃气资源的开发不断进展,因而
有许多可利用燃气的空调能源方式,
如:
4. 1. 1 燃气直燃型吸收式冷热水机
组[ 31 ] 。随着溴化锂吸收式制冷机的
应用,60 年代末期就开发了燃气直燃
型吸收式冷热水机组,尤其在日本率
先获得了较快的发展(日本政府从能
源政策考虑,到80 年代末,制冷耗能
的
1
3 要煤气化) 。近5 年来,我国在
前述原因的推动下,在量和质方面均
有很快的发展,并成为直燃型吸收式
制冷机组的生产大国, 1996 年生产
1 200台,占吸收式机组的1
3
[ 32 ]
。但
还缺乏长时期使用寿命的实际考验。
除了大型机组外,国外对小型机组(10
～175 kW) 的开发也有发展[ 27 ] 。这
种机组还带有组合在一起的冷却塔。
日本还开发了风冷型直燃式机组(70
kW) 。溴化锂吸收式制冷机目前热力
系数或COP 仍低于电制冷(即一次能
利用率较低) ,国内外正在开发的三效
吸收式机组,其COP 有望由1. 1 提高
到1. 5～1. 6 ,可与电制冷相匹敌。
4. 1. 2 燃气驱动的热泵[ 33 ] 。特别是
燃气机驱动的空气热源热泵( GEHP)
已有十几年的运行经验,制冷压缩机
为螺杆式。由于燃气机有废热可供利
用,制冷时可同时供余热(制备生活用
水) ,热泵又可利用空气的低位热量,
故一次能利用效率较高。平均制冷系
数最大可达4～4. 5 ,这种系统特别适
合于体育馆、游泳池、旅馆等。
4. 1. 3 用燃气加热单元式热泵的室
外机。由于风冷热泵在冬季效率低而
且有除霜的问题,日本有以燃气加热
室外机的做法。既提高了单元机组的
使用效率,又平衡了城市能源供应。
但安装位置受到局限。
4. 1. 4 燃气驱动的热电合产系统[ 30 ]
(Cogeneration System ,简称CGS) 。这
是指利用一种能源有效地产生并供给
电和热两种二次能的系统, 故又称
Combined Heat & Power。该系统即
上节所介绍的燃气机应用的另一种方
式,利用它既发电又供热,产生的电力
既可供建筑物自身用于照明、电梯等,
又可驱动电动热泵或离心式制冷机
等,故系统一次能的总能效率可达
80 %以上。按具体对象,可采用电主
热从型、热主电从型及基本负荷型。
根据日本经验,这种系统发电量相当
于建筑物实用负荷的20 %为宜[ 34 ] 。
CGS 一般可采用4 种形式: ①燃气轮
机方式; ②燃气发动机方式; ③柴油发
动机方式; ④燃料电池方式。这些方
式的热利用和热回收有多种形式,燃
气发动机和柴油发动机水冷夹套中的
冷却水通过水—水换热器,排气部分
则通过气—水换热器回收热量(制取
热水) ,利用该热水亦可由吸收式制冷
机制取冷水,也可利用排气直接由吸
收式冷热水机制备冷热水。燃气轮机
的排气温度为500～600 ℃,经废热锅
炉产生高压蒸汽并驱动吸收式制冷
机,这属常规的做法。大型建筑物或
区域供冷(热) 时,采用的燃气轮机单
机容量一般为1 000～2 000 kW。上
海浦东国际机场的供能中心采用了容
量为4 000 kW的CGS 系统。
4. 2 区域供冷供热的发展[ 35 ]
从环境保护、能源有效利用出发,
对密集型的城市来说,空调供冷供热
采用区域集中供给是发展的方向。在
开始发展阶段,往往经济效益与社会
效益不能同步,所以发展速度是有限
的。从日本发展的统计资料看(58 个
DHC 工程) : 区域面积在4～ 40 hm2
(公顷) 范围内,冷源设备在12～120
MW(3 300～33 000 USrt) 之间,相当
于为10 万～100 万m2 的建筑面积供
冷供热。目前号称世界之最的是东京
新宿的系统, 为208 MW ( 59 000
USrt) ,供20 幢高层建筑, 总面积达
220 万m2 ,供冷(热) 站均设在区域的
中心地带。供给型式有两大类。
4. 2. 1 电力作为能源的DHC 方式。
由电力公司促进其发展,其基本技术
为①大容量的热泵机组, ②蓄热技术,
③自然能(未利用能或可再生能) 的利
用三要素的密切结合。以蓄热而言,
过去采用水蓄热,现在也有采用冰蓄
热技术,1994 年完成的横滨MM21 和
福冈市滨海百道地区的DHC 都用了
大规模冰球方式(三菱油化生产) 的蓄
冷装置,在东京幕张地区DHC 采用了
动态制冰(冰泥) 方式, 美国芝加哥
1996 年完成了有蓄冰装置的区域供
冷系统(将发展为世界最大的蓄冰系
统) ,采用的是BAC 的管外结冰方式。
马来西亚在1996 年也完成了一个大
型区域供冷工程,采用了FAFCO 的
内融冰方式。美国正在研究在管路中
直接输送水(或某种溶液) 与PCM 的
混合物,输出时PCM 为固相,回来时
经吸热而成为液相,因而管路的输冷
能力大大提高了。建筑物(用户) 入口
设冷水换热器,也就是说,固液混合物
并不进入用户建筑物内。
4. 2. 2 燃气作为能源的DHC 方式。
由城市燃气公司促进其发展,传统的
方式是①燃气(过去用油) 锅炉+ 蒸汽
吸收式制冷机; ②燃气锅炉产生的高
压蒸汽,由蒸汽透平驱动离心制冷机
供冷; ③直燃型冷热水机。现今大力
发展的是采用前述的热电联产(CGS)
方式,在日本的燃气驱动的DHC 中,
CGS 方式已成为主流。
4. 2. 3 大型水源热泵区域供热方式。
在北欧瑞典等国热泵的应用是供
暖[ 36 ] ,热源大多取自河水或海水,充
分利用了自然能。
4. 2. 4 区域供热个别供冷方式,可称
为DH(C) 方式,即从区域锅炉房供热
(蒸汽) ,到建筑物后,利用蒸汽提供溴
化锂制冷机对建筑物供冷(每个建筑
物设冷却塔) 。这也是在条件限制下
的发展,对环境有所改善。如山东淄
博张店地区、上海浦东新商业城等均
采用了该方式。我国东北地区、华北
地区的区域供热已有相当规模,今后
有供冷需求后的发展方式尚待探索。
4. 3 未利用能的利用
未利用能可视为再生能源(化石
燃料是不可再生的) ,如地下水、地表
水、经处理后的废水和污水,地表热、
土壤热、地下铁道和电缆线路的排热
等。目前这些自然能的利用大多是通
过热泵来加以利用的(这也是热泵技
术的重要贡献) ,尤其是在前述区域性
的供热供冷工程中,更能发挥其经济
效益和社会效益。
4. 4 工程中复合能源的应用
即建筑物能源的多元化,从前面
所介绍的空调用电和用燃气作能源的
问题中,可知两者各有所长,需要因地
制宜地选择。但是在相当多的场合
下,一个工程同时采用这两种能源的
做法恰是比较明智的(即燃气、电力各
占一定的比例) 。其优点是: ①供能可
*性大; ②当电力和燃气的价格有不
一致的涨落时,对用户有风险分担的
作用,且今后电费有昼夜之分,燃气费
用有冬夏之分,用户可灵活选择和调
整运行; ③电动热泵和燃气直燃式冷
热水机都能解决冬季供暖和夏季供冷
的要求(一机两用) 。从技术发展的趋
势来看,在相当长的时间内,电力和燃
气作为空调能源将是并存的。从日本
的发展来看,根据1992 年统计[ 37 ] ,全
国空调总冷量为109 GW(2 900 万
rt) ,其中燃气空调方式为17 GW(440
万rt) (约50 %以上的大建筑物采用
燃气空调) 占总冷量的15. 17 % ,这是
因为中小型建筑物仍以电制冷为主。
他们认为由于大量采用了吸收式,
CFC - 11 的使用量削减了1 600 t 。
然而同时也有负面的影响,即因吸收
式的性能系数低于电制冷,因一次能
源多消耗而排放的CO2 增加了。当
然CFC - 11 的减少使用对防止温室
效应也是有贡献的,因为它同样属于
温室气体。
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以人居健康舒适、环境保护和能源有效利用为中心的空调技术进展 
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