福建省土木建筑學會暖通空調分會學科發展研究報告

福建省土木建筑學會暖通空調分會

?

福建省土木建筑學會暖通空調分會學科發展研究報告

福建省土木建筑學會暖通空調分會

本學科發展研究報告按“中國建筑節能的概況、中國低碳能源發展的重點、我國暖通空調領域節能低碳新技術、福建省可再生能源應用現狀和問題、福建省暖通空調發展中存在的問題、對福建省暖通空調學科發展的幾點建議”六個部分，簡要地闡述了暖通空調領域的現狀、新技術及發展方向。報告對暖通空調領域中幾個節能低碳新技術“熱泵、熱電冷聯產、溫濕度獨立控制空調系統、冰蓄冷空調技術、低溫輻射供冷系統的現狀、暖通空調新產品、天然氣發動機熱泵機組”作了重點介紹，并就福建省暖通空調發展中存在的問題提出了學科發展建議。

建筑節能 低碳能源 暖通空調 可再生能源 學科發展 存在問題 建議

1 中國建筑節能的概況

改革開放30多年來，中國經歷了城市化快速發展的過程，國內生產總值年均增長約10%，城市化水平年均提高約1%，城鎮人口年均增長1000多萬。截至2010年底，我國城市化水平已達到47%。經濟社會快速發展對建筑節能提出了更高的要求。

“十二五”規劃綱要明確指出，要把建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點。“十二五”規劃綱要明確了“城市化水平提高4%、國內生產總值年均增長7%、單位國內生產總值能耗降低16%、單位國內生產總值二氧化碳排放降低17%”的目標。

中國是世界第一人口大國，也是能源生產和消費大國。能源供應和能源安全對于中國的發展具有非常重要的意義。建筑能耗已經占我國社會總能耗的30%，按照2009年中國總能耗30.66億噸標準煤計算，我國每年的建筑能耗已達到9.2億噸標準煤。中國建筑業排放的溫室氣體占全球溫室氣體排放總量的30%，并消耗了全球40%的能源。

中國在建筑節能方面已經做了大量卓有成效的工作。“十一五”期間，建筑節能工作有了實質性進展。截至2009年底，全國節能建筑面積累計達到40.8億m2，可形成3600萬噸標準煤的節能能力，每年可減排二氧化碳9360萬噸。北方采暖地區既有建筑供熱計量節能改造穩步推進。截至2009年采暖季前，北方15個省、市、自治區已完成建筑節能改造1億多m2。盡管如此，中國在建筑節能方面仍存在一些矛盾和問題。比如，仍有少量新建建筑未執行建筑節能標準，既有建筑節能改造任務還十分艱巨。供熱采暖系統運行效率不高，建筑節能技術、產品和材料還不能滿足實際需求等。這些問題之所以存在，有認識方面的原因，有技術方面的原因，也有管理方面的原因。

我國的建筑節能工作始于上世紀80年代。1986年3月，我國發布了《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》，明確了民用建筑節能率目標是30%。1994年，建設部制定了《建筑節能“九五”計劃和2010年規劃》，修訂了《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》，將民用建筑節能率目標調整為50%。1999年，建設部出臺了《民用建筑節能管理規定》，對建筑節能各項任務、相關責任主體的職責等作出了規定。2006年6月1日，《綠色建筑評價標準》正式執行。該標準給“綠色建筑”、“熱島強度”等術語下了定義，構建了綠色建筑評估指標體系。2006年8月6日，國務院下發《國務院關于加強節能工作的決定》。2006年9月，建設部印發了《關于貫徹〈國務院關于加強節能工作的決定〉的實施意見》，明確了“十一五”期間節約1.1億噸標準煤的目標。2007年5月23日，國務院下發《國務院關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》。2007年6月1日，國務院辦公廳下發《國務院辦公廳關于嚴格執行公共建筑空調溫度控制標準的通知》。2008年4月1日，《中華人民共和國節約能源法》開始施行，明確建筑工程建設、設計、施工、監理單位應當執行建筑節能標準，鼓勵在建筑中使用新型節能建筑材料和節能設備，鼓勵安裝和使用太陽能等可再生能源利用系統。《民用建筑節能條例》2008年10月1日開始施行，《公共機構節能條例》2008年10月1日開始施行。這些政策、標準、法規的制定和實施對于推動節能減排和建筑節能工作起到了積極作用。

今后一個時期我國建筑節能工作的重點有：加強對新建建筑的節能監管；強化對既有居住建筑的節能監管和改造，繼續推進供熱計量改革；加強對大型公共建筑的節能監管，加快對高耗能大型公共建筑的節能改造，提高資源利用效率；推進可再生能源在建筑中的規模化應用；積極促進節能新材料、新產品的推廣應用；推進節能農房建設。

2 中國低碳能源發展的重點

發展低碳能源，是中國緩解能源與資源供需矛盾、遏制環境污染的重要途徑，是全面落實科學發展觀，加快推進新型工業化的必然選擇，是建設資源節約型和環境友好型社會的重要舉措，是促進經濟又好又快發展，實現富民強國，構建和諧社會的迫切需要。

2.1 大力發展分布式能源

“分布式能源系統”（Distributed Energy System，簡稱 DES）是一種新型的能源綜合利用系統。它以清潔燃料作為能源（包括可再生能源），以分布在用戶端的發展熱電冷聯產為主，其他中央能源供應系統為輔，實現以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，并通過中央能源供應系統提供支持和補充。由于分布式能源系統建在用戶側，可以離網運行或并入電網，避免了電力系統遠距離輸電的線路損失和極端環境導致的影響。此外，分布式能源系統還具有能源多樣化特點，無論是以天然氣、煤層氣或沼氣為燃料的燃氣輪機、內燃機、微型汽輪機發電、太陽能光伏發電，還是以天然氣、氫氣為燃料的燃料電池發電、生物質能發電、小型風力發電等，都可以在分布式能源系統中推廣利用，并實現多系統優化，將電力、熱力、制冷與蓄能技術結合，實現多能源容錯，將每一系統的冗余限制在最低狀態，使利用效率達到最大狀態，從而節約資金。

2010年4月，國家能源局下發了《國家能源局關于對〈發展天然氣分布式能源指導意見〉征求意見函》，明確提出：到2011年擬建設1000個天然氣分布式能源項目；到2020年，在全國規模以上城市推廣使用分布式能源系統，裝機容量達到5000萬千瓦，并擬建設10個具有各類典型特征的分布式能源示范區域。以熱電冷聯產為特色的分布式能源系統（DES）是實現低碳發展的重要途徑之一，是中國繼續和完成工業化、城市化的能源供應保障，也是促進天然氣產業鏈上、中、下游均衡、快速、健康發展，推動中國加速一次能源結構轉型的動力。

2.2 重點加強建筑、交通兩大消耗領域低碳能源利用

2.2.1推廣低碳建筑

目前低碳建筑已逐漸成為國際建筑界的主流趨勢。低碳建筑是指在建筑材料與設備制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。具體來說，低碳建筑首先在它的建造過程中貫徹低碳的概念，包括建筑材料、施工的低碳；再到建筑物的使用過程注重低碳，盡量地減少能源消耗。目前中國的低碳建筑還處在起步階段，但是未來五年將是它飛速發展的黃金階段，低碳建筑將會越來越頻繁地出現在我們的視野中，被社會所關注、倡導、鼓勵。從未來看，低碳建筑的發展重點主要有三個：一是新建建筑節能；二是現有建筑節能改造；三是北方地區城鎮供熱計量改革。

2.2.2打造低碳交通

交通運輸，作為經濟社會發展的重要載體和工具，是溫室氣體的重要排放源。機動車碳排放已占到全社會碳排放的相當比重。在當前機動車快速增長的前提下，低碳交通運輸是實現節能減排、發展低碳經濟的重要組成部分。低碳交通運輸是一種以高能效、低能耗、低污染、低排放為特征的交通運輸發展方式，其核心在于提高交通運輸的能源效率，改善交通運輸的用能結構，優化交通運輸的發展方式。目的在于使交通基礎設施和公共運輸系統最終減少以傳統化石能源為代表的高碳能源的高強度消耗。作為轉變經濟發展方式的重要舉措，低碳交通運輸是達到交通領域人與自然的一種和諧，在中國，它必將得到更大的發展。

2.3 盡最大可能促進生物質能源的有效利用

生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。所謂生物質能，就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。從整個生命周期來說，生物質能對全球碳貢獻基本上為“零”。

生物質能是世界第四大能源，僅次于煤炭、石油和天然氣，在整個能源系統中占有重要地位，是替代化石能源的主力軍之一。中國生物質能儲量非常豐富，單就農林廢棄物、能源林業和其他能源作物的儲量就相當于每年9億噸標準煤。可替代石油的生物質原料，如薯類、甜高粱、甘蔗、木本油料、秸稈和各種植物纖維素原料的儲量可相當于年產2.7億噸石油。目前，中國有機廢棄物可轉換為能源的潛力約5億噸標準煤，預計將來潛力可達7~10億噸標準煤，約為當時能耗的15%~20%。可見，中國生物質資源發展潛力巨大。無論出于經濟因素，還是從能源安全、擺脫石油依賴、尋求石油替代品等角度來講，發展生物質能已經成為中國不可避免的選擇，生產和推廣使用生物質能源是一項長期能源戰略。

2.4 全方位推進太陽能、風能、水能和核能的安全利用

2.4.1優先發展太陽能

太陽能是最豐富的可再生能源，是未來最清潔、安全和可靠的能源。中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年1.7萬億噸標準煤。過去10年來，中國在太陽能產業發展上取得令世人矚目的成就。在太陽能熱利用方面，中國已成為全球最大的熱水器生產和消費國。近幾年來，中國光伏產業經歷了爆發式增長，已基本形成涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。由于中國光伏產業發展歷史短、基礎研究工作薄弱，目前中國光伏技術總體水平仍然不高，太陽能電池及組件的效率和質量水平仍然普遍低于世界先進水平，在新型高效太陽能電池和高純硅生產技術的研究開發方面也落后于歐美日發達國家，許多裝備主要依賴國外引進。因此，目前中國太陽能光伏產業仍主要依靠市場驅動而非技術驅動，缺乏強大的內在競爭力。特別是目前國內大多數高純多晶硅企業仍面臨物料閉路循環和廢液廢氣污染物回收處理等方面的技術瓶頸，存在四氯化硅副產品的環境污染風險，成為中國高純硅行業發展的重大制約因素。“十二五”期間將是中國新能源產業從起步階段步入大規模發展的關鍵轉折時期。在全球發展低碳經濟、提倡節能減排的背景下，光電等可再生能源產業將成為“十二五”期間轉變發展方式的重要力量。未來10年，亞洲將成為世界最大的光伏市場，而中國作為亞洲最大市場，很可能是世界光伏產品最大的消費國。

2.4.2大力發展風能

在自然界中，風是一種可再生、無污染而儲存量巨大的能源。隨著國際上風電技術和裝備水平的快速發展，風力發電已經成為目前技術最為成熟、最具規模化開發條件和商業化發展前景的新能源技術。從目前的技術成熟度和經濟可行性來看，風能最具競爭力。

中國風能儲量很大、分布面廣，甚至比水能還要豐富。據《中國風能資源評價報告》測算，中國可開發的陸地風能資源大約為2.5億千瓦，可利用的海洋風能資源大約為7.5億千瓦，共計約10億千瓦，遠遠超過可利用水能資源的3.78億千瓦。在中國，全國約20%左右的國土面積具有比較豐富的風能資源，主要分布在東南沿海及其島嶼，西北、華北和東北“三北”地區，特別是新疆和內蒙古，風能資源極為豐富。2009年，中國在能源市場上穩固了其作為一個高增長市場的地位，風能發電能力增加了一倍，達到13.7 GW。相比2008年，這一數目增長了113%，使得全國的發電能力達到26GW，中國由此成為世界上最大的風力發電市場。根據國家發改委《可再生能源中長期發展規劃》中提出的目標，中國的風電裝機到2010年400萬千瓦，2015年1000萬千瓦，2020年2000萬千瓦，屆時風電裝機占全國電力裝機的2％。為了實現這一目標，至少需要兆瓦級風力發電機4000~20000臺，可見市場需求巨大。《全球風能展望2010》報告也稱中國風能市場潛力巨大，并預測，中國國內的風電裝機容量在2020年將達到現在的10倍。

2.4.3積極發展水能

中國的水能資源是全世界第一。根據2003年水能資源復查成果，中國水能資源貯藏量6.76億千瓦，技術可開發裝機容量為5.42億千瓦，經濟可開發裝機容量約為4億千瓦。按經濟可開發年發電量重復使用100年計算，水能資源約占中國能源剩余可采總儲量的40%，在中國常規能源資源中僅次于煤炭位居第二。截至目前，中國水電總裝機容量已突破2億千瓦，穩居世界第一。中國水電事業的快速發展為國民經濟和社會發展做出了重要的貢獻。但相比而言，發達國家已基本完成了水電開發，美國已開發82%，日本開發約84%，瑞士開發約87%，而我國的水能開發利用率只占技術可開發量的35%，與西方發達國家仍有較大的差距，還有很大的發展空間。

為實現“2020 年一次能源消費非化石能源的比重提高到15%”這一莊嚴承諾，近兩年核電、風電和太陽能等清潔能源和可再生能源發展迅速，取得了令人矚目的成績，但是受到資源和現階段科技發展水平的制約，它們不可能成為非化石能源的主力軍。水電是目前可再生和非化石能源中資源最明確、技術最成熟、最清潔和最經濟的，也是全球公認的清潔能源。加快水電開發，是國家優化能源結構、實現可持續發展的重大戰略，是提高中國水能資源利用效率的迫切需要，更是中國社會經濟發展的大勢所趨。

2.4.4穩步發展核能

隨著國家振興裝備制造業產業規劃的出臺以及國家由過去的“適度發展核電”時期轉而進入“加快推進核電發展”時期，中國核電發展勢頭強勁，發展力度和速度遠遠超出原先的預期。盡管如此，到2011年1月，全球在運行的核反應堆有441座，而中國運行核電裝置只有13臺，裝機容量約1082萬千瓦，只提供了全國電力中的2%——在所有擁有核電國家中，這個比例是最低的。

3 我國暖通空調領域節能低碳新技術

3.1 熱泵技術

3.1.1大氣源熱泵

大氣源熱泵也稱空氣源熱泵，或稱風冷熱泵。大氣是熱泵最方便的熱源，大氣源熱泵系統簡單，初投資較低。屬大氣—空氣熱泵的有整體或分體家用空調及商用空調、VRV變頻及數碼渦旋等；屬大氣—水熱泵的有冷（熱）水機組等。大氣源熱泵也有其局限性。空調冷熱負荷會隨大氣溫度的升高或降低而增加，但熱泵的供冷與供熱能力卻相反地隨著大氣溫度的升高或降低而下降。所承擔的冷熱負荷與其供冷與供熱能力的這種矛盾，導致熱泵在設計參數下的性能系數降低，輸入功率增加，這是大氣源熱泵的弱點之一。其弱點之二是，當表面溫度低于0℃時，蒸發器可能會結霜，沖霜要消耗能力的10%。而在大氣溫度低于－10℃時，一般已不能正常運行。這恐怕是華北和東北地區地下水水源熱泵應用漸多的原因之一。近年來，一些制造商相繼開發出－15℃以下，甚至－22℃時仍能正常工作，并具備較高制熱系數的大氣源熱泵，為其使用范圍北擴創造了條件。

空氣源熱水器作為一種新型產品，以其節能、環保、健康、可持續大量供應熱水獨特的優勢，每年保持300%～400%的增長速度，成為一種可替代鍋爐的供暖設備和熱水裝置。

3.1.2水源熱泵

以水作為熱源的熱泵，稱之為水源熱泵。作為熱源的水，可以是地面水（江、河、湖、海），可以是地下水，可以是污水或處理后的再生水，也可以是流經冷卻塔（加熱器）的循環水等等。就當前熱泵產品而言，制冷工況下，熱源水的溫度不宜低于15.5℃。也有產品提出不低于18℃或20℃的要求，當低于該溫度時，可采用經換熱器間接使用或者混水的方式。單冷式機組水溫上限則不宜高于33℃，冷熱式一般可適當提高。在制熱工況下，水溫上限可視機組性能確定。有產品提出不宜高于20℃或22℃，在使用地熱尾水或工業廢水作為熱源時，往往要高出這一限制，可采用經換熱器間接使用或混水方式，也可考慮采用適宜的高溫熱水熱泵。水溫下限則應以不出現結冰為限。

與鍋爐（電、燃料）和大氣源熱泵的供熱系統相比，水源熱泵具明顯的優勢。鍋爐供熱只能將90%～98%的電能或70%～90%的燃料內能轉化為熱量，供用戶使用，因此水源熱泵要比電鍋爐加熱節省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節省1/2以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩定，一般為10℃～25℃，其制冷、制熱系數可達3.5～4.4，與傳統的大氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調的50%～60%。因此，近十幾年來，尤其是近五年來，水源熱泵空調系統在北美（如美國、加拿大）及中、北歐（如瑞士、瑞典）等國家取得了較快的發展，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，可以預計，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。

水源熱泵可分為以下幾類：配備冷卻塔的循環水水源熱泵、水環熱泵、以地下水為熱源的水源熱泵、以城市污水的再生水為熱源的水源熱泵、以地表水作為熱源的水源熱泵。

3.1.3地源熱泵

另一種熱泵利用大地（土壤、地層、地下水）作為熱源，可以稱之為“地源熱泵”。

地源熱泵，是在土壤中埋設水平或垂直的換熱盤管，然后用管道將其與熱泵蒸發器和冷凝器連接成回路，充以作為媒介的水（或含一定比例的乙二醇或乙醇），依靠水泵的驅動循環。夏季，媒介水在熱泵的冷凝器中吸收熱量，在流經換熱盤管時不斷傳給土壤，以實現熱泵的制冷功能；冬季，媒介水在熱泵的蒸發器中放出熱量，在流經換熱盤管時經管壁不斷從土壤中吸取熱量，實現熱泵的制熱功能。

地源熱泵系統可實現對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。一套系統可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統。系統緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節省建筑空間，也有利于建筑的美觀。地源熱泵系統的另一個顯著特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節能的優點。地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高約40%～60%。另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，整個系統的維護費用也較鍋爐－制冷機系統大大減少，保證了系統的高效性和經濟性。

地源熱泵可分為以下幾類：埋管地源熱泵系統、單井換熱井系統、鍋爐/冷卻塔與地下埋管相結合的混合型地源熱泵系統、地下水熱泵系統、地表水熱泵系統。

3.1.4太陽能熱泵技術

采用節能裝置──熱泵與太陽能集熱設備、蓄熱機構相聯接的系統方式，不僅能夠有效克服太陽能本身所具有的稀薄性和間歇性，而且可以達到節約高位能和減少環境污染的目的，具有很大的開發、應用潛力。隨著人們對獲取生活用熱水的要求日趨提高，具有間斷性特點的太陽能難以滿足全天候供熱。要解決這一問題，熱泵技術與太陽能利用相結合無疑是一種好的選擇方法。

3.1.5我國太陽能制冷空調研究進展

目前太陽能制冷空調應用和研究的系統有：氨-水吸收式制冷機、溴化鋰-水吸收式制冷機、太陽能固體吸附式制冷、太陽能（吸收式制冷）空調系統、太陽能除濕式空調、被動式降溫、太陽能半導體制冷。

與光—熱轉換直接利用不同，太陽能制冷空調是一個光—熱/電—冷的轉換過程，實際上是太陽能的間接利用。它不像熱水、干燥等低溫直接利用那樣容易實現，在技術上比較復雜。除了對太陽能要求較高的溫度作為動力之外，還需要經過一個制冷循環的能量轉換過程才能實現。因此這方面的發展需要更長的時間、投入更多的資金、更多的科研力量和完成更多的技術準備工作。

目前我國建筑能耗占社會總能耗的25%以上，而在建筑能耗中，空調能耗占到50%以上，并且建筑物空調的需求量呈逐年上升趨勢，給能源、電力和環境帶來很大的壓力，在這種情況下，推廣和發展太陽能空調系統可以節約大量的一次能源并減少能源轉換污染物的排放，符合可持續發展戰略的要求。

目前太陽能空調還僅僅處于示范研究階段，由于其成本是普通空調的10倍，甚至50倍，目前國際國內都無法實現商品化。太陽能雖然可以說是取之不盡的能源，但它有不穩定性的特點。通俗地說，下雨天時，集熱器無法吸收太陽能。專家認為，太陽能空調未來的市場發展方向可能應該定位于我國的北方地區，因為北方地區夏熱冬冷，具備供熱制冷系統的生存環境。

3.2 熱電冷聯產

在經歷了1973年/1974年和1979年/1980年兩次石油危機后，以熱電聯產形式為主的區域供熱、區域供冷開始受到西方國家重視。到1999年底，我國單機容量6000kW以上的熱電機組裝機容量達2815.9萬kW，占同期同容量火電機組的13.30%。這些機組主要以煤為燃料，即熱電廠是由燃煤鍋爐和抽凝（或背壓）汽輪機組構成。

在供冷方面，熱電冷聯產形式的區域供冷在我國剛剛起步，但發展迅速。全國多個城市擁有在燃煤熱電廠基礎上建立的熱電冷聯產系統，如濟南熱電冷聯產系統的供冷總容量近幾年已從無發展到49.6MW，杭州兩個正在建設的熱電冷聯產系統供冷總容量將超過120MW。在燃氣輪機或內燃機基礎上建立的燃氣熱電冷聯產系統也已出現，如上海黃浦區中心醫院和浦東國際機場熱電冷聯產系統，北京的燃氣集團大樓和清華大學校園熱電冷聯供系統等。

雖然熱電（冷）聯產系統在西方國家已得到較為廣泛的應用，而且構成熱電（冷）聯產系統的各主要設備已經非常成熟和完善，但是由于我國在能源結構、價格、管理體制以及冷、熱、電負荷等外部條件與國外存在差異，這就造成了熱電冷聯供系統在我國大中城市的推廣應用仍需要對以下幾方面重要技術課題進行研究：熱電冷聯供系統評價體系的研究；熱電（冷）聯產系統的優化研究；重點裝置的研發與應用；熱電（冷）聯供系統的創新研究。

3.3 溫濕度獨立控制空調系統

目前集中空調都使用出口溫度為5℃～7℃或更低的冷水作為冷媒，對空氣進行處理，這是因為空氣除濕的需要。而如果僅為了降溫，采用出口溫度為18℃～20℃的冷源都可滿足要求。然而一般除濕負荷僅占空調負荷的30%～50%。結果大量的顯熱負荷也用這樣的低溫冷媒處理，就導致冷源效率低下。近年來此領域一個重要方向就是采用溫度濕度獨立控制的空調方式。將室外新風除濕后送入室內，可用于消除室內產濕，并滿足新鮮空氣要求；而用獨立的水系統使18℃～20℃的冷水循環，通過輻射或對流型末端來消除室內顯熱。這一方面可避免采用冷凝式除濕時為了調節相對濕度進行再熱而導致的冷熱抵消，還可用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅度提高。同時這種方式還可有效改善室內空氣質量，因此被普遍認為是未來的主流空調方式。目前世界各國都積極開展大量的相關研究和工程嘗試。

3.4 冰蓄冷空調技術

冰蓄冷空調可以實現電網電力移峰填谷，提高能源的利用效率。

冰蓄冷空調系統的主要特征是比傳統空調多了一套蓄冷設備，而制冷系統及空調箱循環風系統基本上與傳統的空調系統是一樣的。它主要是利用水的顯熱或水、冰相變過程的潛熱遷移等特性，充分利用電網低谷電開機蓄冷，在電網用電高峰時段釋放冷量，以緩和電網峰段電力供需矛盾，達到“移峰填谷”的目的。冰蓄冷空調系統盡可能地利用低谷電力負荷，使制冷機在滿負荷狀態下運轉，將空調全部或部分冷量以顯熱或潛熱形式儲存，一旦出現空調冷負荷，則令冷凍水循環運轉提供空調所需冷量或令冰吸收熔解熱融化后以低溫水形式提供空調所需冷量。

與傳統空調系統相比，蓄冷式空調系統不僅可以獲得很大的節能效果和經濟效益，而且還可以均衡電網峰谷負荷，提高電廠發電效益，從而使各行各業受益，具有很大的國民經濟意義。蓄冷式空調系統與傳統的空調系統相比，可節能5%～45%左右。其節能效果隨空調負荷特點的不同(連續還是間歇運行，峰谷負荷比等)，電價體制的不同，以及氣象參數的差別等而有所差別。總之，蓄冷式空調系統比傳統空調系統更為節能是無疑的，而且蓄冷式空調對電網的移峰填谷作用相當于擴大了電力再生產，對發展社會生產力具有現實意義。

3.5 低溫輻射供冷系統的現狀

目前應用和研究相對比較成熟的系統有：冷卻頂板、地板供冷、空調墻系統。

3.5.1冷卻頂板

樓板制冷和采暖系統屬于低能耗建筑的重要部分，它不僅可以降低建筑使用中制冷和采暖的能量消耗，還能降低設備使用的功率強度。低能耗可以降低建筑使用的長期投入；低功率強度可以降低建筑制冷和采暖設備的一次性設備投資。

但是由于此項技術仍處于研究開發階段，因此存在一定的缺陷。相對濕度較大、露點溫度高于或接近設備工作溫度時，室內會出現冷凝現象。為了讓系統正常工作，需要另行調節室內相對空氣濕度，使露點溫度降低到系統安全工作的范圍以下，其計算不僅要考慮室內原有的空氣濕度，還要考慮工作設備和人等產生的濕氣。

3.5.2低溫輻射地板采暖/供冷

低溫熱水地板輻射采暖技術的基本原理是：由供熱裝置供給低于60℃的熱水，通過一種埋設于建筑地板上部細石砼或水泥砂層內的特別塑料管，在設置的自動控制元件控制下，將地板表面加熱到設計所規定的溫度，以輻射方式為主定向均勻放熱，從而達到舒適的采暖效果。它所形成的熱曲線是近乎理想的上部溫度低、下部溫度高的曲線，即它提供的熱量在人體的腳部較強、頭部溫和，這正符合人體足部血液循環最差、頭部溫度較高的特點，給人“腳暖頭涼”的舒適感。

地板輻射供冷的研究還處于初始階段，相對滯后于輻射采暖。地板供冷/置換通風復合系統中地板輻射供冷彌補了傳統空調中以對流為主的不利因素，增加了人體的輻射換熱量，有助于提高室內舒適度。輻射供冷的顯著優點是輻射冷卻系統還具有避免吹風感、提高舒適性以及將采暖和空調的末端設備統一等特點，而且還可以保證室內溫度具有較好的均勻性，因此具有非常廣闊的前景。在西歐和北歐等發達國家，分設冷卻系統近年來得到了充分的發展。

3.5.3混凝土中心空調系統

混凝土中心技術是沿襲了輻射采暖的思想而開發設計的一種輻射板形式，它是將特制的塑料管或不銹鋼管，在樓板澆筑前將管路排布好并固定在鋼筋網上，然后再進行混凝土的澆筑。這種技術是上世紀90年代末在歐洲興起的一項節能和富有經濟性的技術，在瑞士得到較為廣泛的應用，在我國住宅建筑中也有少量的試點應用。由于混凝土樓板具有較大的蓄熱能力，因此可以利用這種輻射板實現蓄能，但是系統的慣性較大，啟動時間長，動態響應慢，有時不利于即時調節和控制，需要很長的預冷或預熱時間。

3.6 暖通空調新產品

為了最大限度地節約能耗，開辟新能源的利用。空調技術的研究發展很快，開發出了種類繁多的空調產品。

3.6.1家用小型中央空調

一般而言，中央空調主要應用于大型樓宇的空調系統。近年來，中央空調在住宅中的應用也日益廣泛。相對于傳統的分散式家用空調型式而言，家用小型中央空調具有節能、舒適、容量調節方便、噪聲低、振動小等突出的優點。按照家用小型中央空調輸送介質的不同，常見的家用小型中央空調可以分成：風管式系統、冷/熱水機組、VRV系統這三種基本的系統型式。

3.6.2變頻空調

變頻空調器是通過內裝的變頻器改變頻率，從而控制空調器壓縮機的轉速，使壓縮機轉速連續變化，實現壓縮機能量的無級調節。與一般空調相比，變頻空調具有高性能運轉、舒適靜音、節能環保、能耗低的顯著特點，改善了人們的生活質量，提高了人們的生活水平。

變頻空調對直流數字技術的應用是大勢所趨。變頻空調市場已經完成了從單轉子變頻到雙轉子變頻，再到第三代變頻——數碼直流變頻空調的轉型。數碼全直流變頻成為新的流行趨勢。近年來，家用空調的生產廠家為了在激烈競爭的市場上站穩腳跟，在變頻空調器上附加了多種功能，如干燥防霉、智能抽濕、多重過濾、吸附異味、殺滅細菌、甲醛克星除臭、產生有利于健康的負離子、低溫等離子消煙除塵、HEAP酶殺菌，還有光觸媒和冷觸媒等。

3.6.3燃氣空調

以燃氣為能源的空調設備簡稱燃氣空調。燃氣空調有多種方式：燃氣直燃機、燃氣鍋爐蒸汽吸收式制冷機、燃氣鍋爐+蒸汽透平驅動離心機、燃氣吸收式熱泵、CCHP(樓宇冷熱電聯產系統)等。燃氣直燃機是采用可燃氣體直接燃燒提供制冷、采暖和衛生熱水。燃氣直燃機能源轉換途徑少、技術成熟且行業發展迅速、應用普及，普遍燃用天然氣。

3.6.4太陽能空調

上世紀70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發展，太陽能空調技術也隨之出現。隨著太陽能制冷空調關鍵技術的成熟，特別在太陽能集熱器和制冷機方面取得了迅猛發展，太陽能空調也得到了快速發展。90年代真空管集熱器和溴化鋰吸收式制冷機大量進入了市場。現在太陽能空調的實現方式主要有兩種：一是先實現光電轉換，再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷，這種方式原理簡單、容易實現，但成本高。二是利用太陽的熱能驅動進行制冷，這種制冷方式技術要求高，但成本低、無噪音、無污染。現采用的主要是第二種方式。

3.6.5其它新型空調:智能空調、隱形空調、雙面出風空調、一拖多空調

當今世界科技創新勢不可擋，高科技含量的空調產品必將取代市場上僅僅具備了制冷制熱功能的低技術含量空調。未來空調將要朝著“四化”，即健康化、節能環保化、人性化、網絡化邁進。健康化：健康的空氣舒適指數，主要從空氣潔凈度、空調氣流的舒適度、空氣溫濕度控制技術三方面來衡量。節能環保化：從世界發展趨勢看，節能是環保的第一重要因素。人性化：使用方便，人機互動是更高層次要求。網絡化：網絡信息空調時代。網絡技術的發展必將為空調帶來一場全新的技術革命。

3.7 天燃氣發動機熱泵機組

天然氣發動機驅動的熱泵機組（簡稱燃氣機熱泵）已經在日本、美國和歐洲等國家得到了廣泛的應用，然而在我國，這類熱泵尚未開始推廣應用。隨著西氣東輸工程的順利進行，以及電力峰谷差日益嚴重，以天然氣作為制冷空調設備能源的燃氣機熱泵的應用開始受到重視。由于燃氣機熱泵冬季供暖時引入了天然氣發動機的缸套和廢氣的余熱，因此，在供暖模式下，燃氣機熱泵與普通的電驅動熱泵有較大的區別。

4 福建省可再生能源應用現狀和問題

福建省列入國家可再生能源示范城市和示范縣的有：福州、泉州、廈門、武平、永安、連城等。

4.1 地源熱泵系統的應用和問題

為了鼓勵地源熱泵系統在建筑工程中的應用，我國出臺了經濟補貼政策來支持地源熱泵的推廣應用。到2007年年底，我國地源熱泵工程項目應用達5000多個，總面積達到8000萬m2。2007年至今，地源熱泵系統在建筑工程中應用迅速增加，工程項目和應用面積遠遠超過2007年的統計數字。2008年~2010年，在國家經濟補貼政策的鼓勵下，福建省已有3個地源熱泵系統工程項目投入運行，建筑面積為178000 m2。在建和計劃應用地源熱泵系統的工程項目不斷增加，如何正確引導和設計地源熱泵系統，使其在我省健康、有序地發展成為當務之急。

地源熱泵是跨專業的系統工程，做好一個地源熱泵工程項目需要暖通專業與地質學專業的協調與配合，相互了解溝通，才能達到使用的要求。

福建省的地源熱泵系統在建筑工程中的應用正處于起步階段，采用何種形式的地源熱泵系統較為合適、效率高、投資省、對環境影響小、施工方便等是目前亟待解決的問題。福建省科技重大專題“建筑節能關鍵技術研究和應用示范”課題組一年多來對福建省的水文地質資料進行分析研究認為：福建省水資源較為豐富，地表水的水溫和流量、海水的水溫和資源量、地下水的水溫和資源量都較適宜采用地表水地源熱泵和地下水地源熱泵系統；由于福建省山地、丘陵占全省土地面積的90%，平原只占10%，平原地區第四系覆蓋層厚度薄，因此，不適宜采用地埋管地源熱泵系統，但不是絕對的，最主要的是設計師應根據建筑場地的水文地質條件因地制宜地選擇其合適的地源熱泵系統。

福建省地源熱泵工作有很多不成功的案例，影響了推廣使用。其主要原因是：對地源熱泵適宜性應用研究不夠，可行性方案粗糙、不深入；存在功利思想，過于追求經濟效益。

4.2 太陽能熱水系統的應用和問題

在國家鼓勵政策的推動下，各省市太陽能利用發展很快，太陽能熱水系統與建筑一體化快速發展，應用太陽能熱水系統的工程項目急劇增加。根據福建省建筑科學研究院對建筑與太陽能熱水一體化工程的調查，發現普遍存在以下問題：

1）太陽能集熱器面積憑經驗估算差異較大，南方太陽能熱水系統按夏季氣象參數設計，造成冬季熱水不熱，或多耗能；

2）空氣源熱泵熱水機組容量的確定無統一依據；

3）貯熱水箱和恒溫水箱容積的確定不合理；

4）太陽能熱水系統流程不合理，沒有采用太陽能優先的原則，系統的能效比低；

5）控制系統不普及且功能簡單，管理不方便。

以上問題造成的后果是投資大、系統的熱水量不保證、熱水溫度不穩定、系統的能效比低、不節能和系統操作與管理不方便。

5 福建省暖通空調業發展中存在的問題

自改革開放以來，福建省暖通空調業有很大發展，但與國內江浙粵等地區相比仍顯許多不足，情況不甚令人滿意，面臨嚴峻的挑戰，主要表現如下幾個方面：

5.1 企業做不大，不能形成規模

我省暖通空調企業都屬于中小型企業，年產值多在幾十萬元到上千萬元之間，無法與年產值幾億的企業相比，更無法與年產值幾百億的跨國公司相比。這些中小企業要維持龐大的銷售和售后服務網絡，主要靠勞動力成本低同別人競爭。因其經濟實力較弱，難以找到高素質的科技人才和經營管理人員，研發能力較弱。

5.2 沒有形成國內知名品牌

我省暖通空調業沒有電制冷主機（離心機）、變制冷劑VRV、直燃型溴化鋰吸收式制冷機等產品。有的合資企業曾推出水冷式螺桿機，但因資金和技術支持的后備力量不足，使研發工作停滯，產品不能形成市場。多數企業以制造空調系統的末端設備（風機盤管和各種柜機）以及風冷、水冷冷熱水（熱泵）機組、冷卻塔等產品，沒有自己的特色，沒有形成國內知名品牌。由于國內空調末端制造業是供大于求，生產能力過剩，廠家之間的壓價競爭，使沒有技術、沒有特色的企業面臨轉產、兼并、甚至破產的危險。

5.3 企業的管理和市場營銷沒有與國際接軌

企業要做大，形成自己的品牌，需要大批高素質、有經營頭腦的外向型人才，把產品打入國際市場。好的企業對經營有很高的透明度要求、財務制度要與國際接軌，徹底改變國內某些不規范的市場營銷手段。

5.4 高校、科研、設計單位的精品成果少

高校、科研、企業之間相互依靠、促進的良性循環沒有在我省暖通空調業形成。我省缺少像清華同方這樣模式的公司，即高校研發的技術成果轉化成公司的新產品形成生產力，公司資金投入有力地支持著高校的技術開發和創新。

我國民用建筑設計費低于工程造價的3%，而國外設計費則是工程造價的7%～10%，低收費自然帶來低質量，這是國內設計單位在一些重大工程招標中處于弱勢的重要原因。我省民用建筑設計費大大低于工程造價的3%，設計人員在產值的壓力下趕工時，難出精品，只能進行常規性的設計。暖通空調設計人員要在一個月的時間內完成一個幾萬平方米高層建筑的中央集中空調施工圖設計，很難想象他能去做動態、全工況設計。一方面，設計院暖通空調專業的施工圖在二次裝飾被改得面目全非，另一方面，設備安裝企業缺少合格的高素質暖通空調專業技術人員，這種狀況要在改革的深入發展中加以解決。

6 對福建省暖通空調學科發展的幾點建議

6.1 推進我省淺層地熱能（地源熱泵）開發利用的建議

6.1.1因地制宜、實事求是開發利用我省淺層地熱能，繼續開展地源熱泵適宜性應用研究

在我省地質條件適宜區優先選擇地表水地源熱泵、地下水地源熱泵系統；在不適宜利用地下水的區域優先選擇地埋管熱泵系統。在開發條件適宜地區，鼓勵新建或改造的辦公樓、工業廠房、醫院、賓館、學校、大型商場、商務樓等公共建筑以及居民住宅樓和農村集中建設的住宅采用淺層地熱能，鼓勵燃煤、燃油鍋爐改用熱泵系統。政府投資的學校、醫院、園林、行政事業辦公樓等公益性項目，供暖制冷系統優先利用淺層地熱能，所需投資可從國家財政固定資產投資和省里優惠政策中安排解決。

我省地源熱泵系統的夏季釋熱量大于冬季吸熱量，可以采用土壤源蓄冷提高供冷量和冷卻塔輔助散熱，來彌補夏季地埋管換熱器長度不足的情況，按“土壤蓄冷熱泵系統”運行。對于無條件利用水源和巖土體熱能的地區，可采用水源熱泵與風冷熱泵機組聯合使用。水源熱泵機組在夏季利用冷卻塔散熱，冬季進一步將風冷熱泵的低溫熱水升溫，按“空氣源熱泵耦合式系統”運行。

6.1.2抓好地源熱泵工程項目可行性研究、論證、設計、施工、監測、驗收等每一個環節

規范開發行為，抓好地源熱泵工程項目可行性研究、論證、設計、施工、監測、驗收等每一個環節。引導市場科學地利用淺層地熱能，逐步實現有序發展。加強淺層地熱能勘查、評價和地下換熱系統設計、施工單位和監管部門的資質管理，逐步實施市場準入制度和工程監理制以及技術人員的培訓上崗制，以保證施工隊伍的技術水平和工程質量。應根據《中華人民共和國可再生能源法》的有關規定，研究制定鼓勵政策，積極引導社會資金投入，逐步形成淺層地熱能開發有度、市場有序的良好局面。

6.1.3做好工程項目總結和經驗交流

6.2 進一步推進我省太陽能熱水系統開發利用的建議

1）執行建筑與太陽能熱水一體化工程“統一設計、統一施工、統一驗收”原則，加強對太陽能熱水工程設計、施工的指導和檢查；

2）采用太陽能優先的系統，保證太陽能熱水系統高能效比；

3）規范太陽能控制系統，保證太陽能熱水系統安全、可靠地運行。

6.3 對我省暖通空調的幾點建議

《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》施行后，加強節能建筑材料、墻體、門、窗產品的推廣應用。

堅定、扎實地采用有效的空調節能措施，例如：

1）圍護結構：①外遮陽可以減少太陽輻射熱50%～80%；②采用雙層窗（或單框雙玻），采用鍍膜玻璃反射30%太陽輻射熱,窗墻比小于0.7；③通風屋頂或屋頂花園；④墻體傳熱系數≤1.0 W/m2.K；屋面傳熱系數≤0.7W/m2.K；窗戶傳熱系數2.5W/m2.K等。不要片面追求墻體低K值，圍護結構墻體不是越厚越好，掌握K≤1.0W/(m2·K)即可。

2）合理確定室內溫濕度和水溫：冷卻水每下降1℃，制冷能力將提高5%～6%，冷凍水出水溫度每提高1℃，制冷量將提高6%～7%；供暖時室溫每降低1℃，將節能5%～10%，供冷時室溫每提高1℃，可節能8%～10%等。

3）水系統節能：采用閉式系統，減少水泵與輸送能耗；大溫差冷水系統（6℃～10℃）與變流量水系統，減少輸送能耗；加強保溫；完善自控等。

4）空氣系統節能：合理確定新風量；合理劃分空調系統，降低耗電量；采用變風量系統，全年節能30% ；充分利用二次回風，避免冷熱抵消；空調變工況運行，節能20%～50% ；盡量減少漏風，節省送風能耗的5%～10% ；充分利用室外冷風；及時清洗空氣過濾器和表冷器；加強保溫；完善自控等。

課題組成員：

1、趙士懷，福建省建筑科學研究院，總工程師、教授級高級工程師；

2、陳仕泉，福建省土木建筑學會暖通空調分會，副會長、秘書長、教授級高級工程師；

3、郭筱瑩，福建省建筑設計研究院，副總工程師、教授級高級工程師；

4、林其昌，福州市建筑設計院，副總工程師、教授級高級工程師；

5、高維庭，福建工程學院，兼職教授、教授級高級工程師；

6、黃夏東，福建省建筑科學研究所，所長、教授級高級工程師。