福建省土木建筑学会暖通空调分会学科发展研究报告

福建省土木建筑学会暖通空调分会



福建省土木建筑学会暖通空调分会学科发展研究报告

福建省土木建筑学会暖通空调分会

本学科发展研究报告按“中国建筑节能的概况、中国低碳能源发展的重点、我国暖通空调领域节能低碳新技术、福建省可再生能源应用现状和问题、福建省暖通空调发展中存在的问题、对福建省暖通空调学科发展的几点建议”六个部分，简要地阐述了暖通空调领域的现状、新技术及发展方向。报告对暖通空调领域中几个节能低碳新技术“热泵、热电冷联产、温湿度独立控制空调系统、冰蓄冷空调技术、低温辐射供冷系统的现状、暖通空调新产品、天然气发动机热泵机组”作了重点介绍，并就福建省暖通空调发展中存在的问题提出了学科发展建议。

建筑节能 低碳能源 暖通空调 可再生能源 学科发展 存在问题 建议

1 中国建筑节能的概况

改革开放30多年来，中国经历了城市化快速发展的过程，国内生产总值年均增长约10%，城市化水平年均提高约1%，城镇人口年均增长1000多万。截至2010年底，我国城市化水平已达到47%。经济社会快速发展对建筑节能提出了更高的要求。

“十二五”规划纲要明确指出，要把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。“十二五”规划纲要明确了“城市化水平提高4%、国内生产总值年均增长7%、单位国内生产总值能耗降低16%、单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%”的目标。

中国是世界第一人口大国，也是能源生产和消费大国。能源供应和能源安全对于中国的发展具有非常重要的意义。建筑能耗已经占我国社会总能耗的30%，按照2009年中国总能耗30.66亿吨标准煤计算，我国每年的建筑能耗已达到9.2亿吨标准煤。中国建筑业排放的温室气体占全球温室气体排放总量的30%，并消耗了全球40%的能源。

中国在建筑节能方面已经做了大量卓有成效的工作。“十一五”期间，建筑节能工作有了实质性进展。截至2009年底，全国节能建筑面积累计达到40.8亿m2，可形成3600万吨标准煤的节能能力，每年可减排二氧化碳9360万吨。北方采暖地区既有建筑供热计量节能改造稳步推进。截至2009年采暖季前，北方15个省、市、自治区已完成建筑节能改造1亿多m2。尽管如此，中国在建筑节能方面仍存在一些矛盾和问题。比如，仍有少量新建建筑未执行建筑节能标准，既有建筑节能改造任务还十分艰巨。供热采暖系统运行效率不高，建筑节能技术、产品和材料还不能满足实际需求等。这些问题之所以存在，有认识方面的原因，有技术方面的原因，也有管理方面的原因。

我国的建筑节能工作始于上世纪80年代。1986年3月，我国发布了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》，明确了民用建筑节能率目标是30%。1994年，建设部制定了《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，修订了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》，将民用建筑节能率目标调整为50%。1999年，建设部出台了《民用建筑节能管理规定》，对建筑节能各项任务、相关责任主体的职责等作出了规定。2006年6月1日，《绿色建筑评价标准》正式执行。该标准给“绿色建筑”、“热岛强度”等术语下了定义，构建了绿色建筑评估指标体系。2006年8月6日，国务院下发《国务院关于加强节能工作的决定》。2006年9月，建设部印发了《关于贯彻〈国务院关于加强节能工作的决定〉的实施意见》，明确了“十一五”期间节约1.1亿吨标准煤的目标。2007年5月23日，国务院下发《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》。2007年6月1日，国务院办公厅下发《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》。2008年4月1日，《中华人民共和国节约能源法》开始施行，明确建筑工程建设、设计、施工、监理单位应当执行建筑节能标准，鼓励在建筑中使用新型节能建筑材料和节能设备，鼓励安装和使用太阳能等可再生能源利用系统。《民用建筑节能条例》2008年10月1日开始施行，《公共机构节能条例》2008年10月1日开始施行。这些政策、标准、法规的制定和实施对于推动节能减排和建筑节能工作起到了积极作用。

今后一个时期我国建筑节能工作的重点有：加强对新建建筑的节能监管；强化对既有居住建筑的节能监管和改造，继续推进供热计量改革；加强对大型公共建筑的节能监管，加快对高耗能大型公共建筑的节能改造，提高资源利用效率；推进可再生能源在建筑中的规模化应用；积极促进节能新材料、新产品的推广应用；推进节能农房建设。

2 中国低碳能源发展的重点

发展低碳能源，是中国缓解能源与资源供需矛盾、遏制环境污染的重要途径，是全面落实科学发展观，加快推进新型工业化的必然选择，是建设资源节约型和环境友好型社会的重要举措，是促进经济又好又快发展，实现富民强国，构建和谐社会的迫切需要。

2.1 大力发展分布式能源

“分布式能源系统”（Distributed Energy System，简称 DES）是一种新型的能源综合利用系统。它以清洁燃料作为能源（包括可再生能源），以分布在用户端的发展热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。由于分布式能源系统建在用户侧，可以离网运行或并入电网，避免了电力系统远距离输电的线路损失和极端环境导致的影响。此外，分布式能源系统还具有能源多样化特点，无论是以天然气、煤层气或沼气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型汽轮机发电、太阳能光伏发电，还是以天然气、氢气为燃料的燃料电池发电、生物质能发电、小型风力发电等，都可以在分布式能源系统中推广利用，并实现多系统优化，将电力、热力、制冷与蓄能技术结合，实现多能源容错，将每一系统的冗余限制在最低状态，使利用效率达到最大状态，从而节约资金。

2010年4月，国家能源局下发了《国家能源局关于对〈发展天然气分布式能源指导意见〉征求意见函》，明确提出：到2011年拟建设1000个天然气分布式能源项目；到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，并拟建设10个具有各类典型特征的分布式能源示范区域。以热电冷联产为特色的分布式能源系统（DES）是实现低碳发展的重要途径之一，是中国继续和完成工业化、城市化的能源供应保障，也是促进天然气产业链上、中、下游均衡、快速、健康发展，推动中国加速一次能源结构转型的动力。

2.2 重点加强建筑、交通两大消耗领域低碳能源利用

2.2.1推广低碳建筑

目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。具体来说，低碳建筑首先在它的建造过程中贯彻低碳的概念，包括建筑材料、施工的低碳；再到建筑物的使用过程注重低碳，尽量地减少能源消耗。目前中国的低碳建筑还处在起步阶段，但是未来五年将是它飞速发展的黄金阶段，低碳建筑将会越来越频繁地出现在我们的视野中，被社会所关注、倡导、鼓励。从未来看，低碳建筑的发展重点主要有三个：一是新建建筑节能；二是现有建筑节能改造；三是北方地区城镇供热计量改革。

2.2.2打造低碳交通

交通运输，作为经济社会发展的重要载体和工具，是温室气体的重要排放源。机动车碳排放已占到全社会碳排放的相当比重。在当前机动车快速增长的前提下，低碳交通运输是实现节能减排、发展低碳经济的重要组成部分。低碳交通运输是一种以高能效、低能耗、低污染、低排放为特征的交通运输发展方式，其核心在于提高交通运输的能源效率，改善交通运输的用能结构，优化交通运输的发展方式。目的在于使交通基础设施和公共运输系统最终减少以传统化石能源为代表的高碳能源的高强度消耗。作为转变经济发展方式的重要举措，低碳交通运输是达到交通领域人与自然的一种和谐，在中国，它必将得到更大的发展。

2.3 尽最大可能促进生物质能源的有效利用

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。从整个生命周期来说，生物质能对全球碳贡献基本上为“零”。

生物质能是世界第四大能源，仅次于煤炭、石油和天然气，在整个能源系统中占有重要地位，是替代化石能源的主力军之一。中国生物质能储量非常丰富，单就农林废弃物、能源林业和其他能源作物的储量就相当于每年9亿吨标准煤。可替代石油的生物质原料，如薯类、甜高粱、甘蔗、木本油料、秸秆和各种植物纤维素原料的储量可相当于年产2.7亿吨石油。目前，中国有机废弃物可转换为能源的潜力约5亿吨标准煤，预计将来潜力可达7~10亿吨标准煤，约为当时能耗的15%~20%。可见，中国生物质资源发展潜力巨大。无论出于经济因素，还是从能源安全、摆脱石油依赖、寻求石油替代品等角度来讲，发展生物质能已经成为中国不可避免的选择，生产和推广使用生物质能源是一项长期能源战略。

2.4 全方位推进太阳能、风能、水能和核能的安全利用

2.4.1优先发展太阳能

太阳能是最丰富的可再生能源，是未来最清洁、安全和可靠的能源。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤。过去10年来，中国在太阳能产业发展上取得令世人瞩目的成就。在太阳能热利用方面，中国已成为全球最大的热水器生产和消费国。近几年来，中国光伏产业经历了爆发式增长，已基本形成涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、封装、平衡部件、系统集成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整产业链。由于中国光伏产业发展历史短、基础研究工作薄弱，目前中国光伏技术总体水平仍然不高，太阳能电池及组件的效率和质量水平仍然普遍低于世界先进水平，在新型高效太阳能电池和高纯硅生产技术的研究开发方面也落后于欧美日发达国家，许多装备主要依赖国外引进。因此，目前中国太阳能光伏产业仍主要依靠市场驱动而非技术驱动，缺乏强大的内在竞争力。特别是目前国内大多数高纯多晶硅企业仍面临物料闭路循环和废液废气污染物回收处理等方面的技术瓶颈，存在四氯化硅副产品的环境污染风险，成为中国高纯硅行业发展的重大制约因素。“十二五”期间将是中国新能源产业从起步阶段步入大规模发展的关键转折时期。在全球发展低碳经济、提倡节能减排的背景下，光电等可再生能源产业将成为“十二五”期间转变发展方式的重要力量。未来10年，亚洲将成为世界最大的光伏市场，而中国作为亚洲最大市场，很可能是世界光伏产品最大的消费国。

2.4.2大力发展风能

在自然界中，风是一种可再生、无污染而储存量巨大的能源。随着国际上风电技术和装备水平的快速发展，风力发电已经成为目前技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能源技术。从目前的技术成熟度和经济可行性来看，风能最具竞争力。

中国风能储量很大、分布面广，甚至比水能还要丰富。据《中国风能资源评价报告》测算，中国可开发的陆地风能资源大约为2.5亿千瓦，可利用的海洋风能资源大约为7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦，远远超过可利用水能资源的3.78亿千瓦。在中国，全国约20%左右的国土面积具有比较丰富的风能资源，主要分布在东南沿海及其岛屿，西北、华北和东北“三北”地区，特别是新疆和内蒙古，风能资源极为丰富。2009年，中国在能源市场上稳固了其作为一个高增长市场的地位，风能发电能力增加了一倍，达到13.7 GW。相比2008年，这一数目增长了113%，使得全国的发电能力达到26GW，中国由此成为世界上最大的风力发电市场。根据国家发改委《可再生能源中长期发展规划》中提出的目标，中国的风电装机到2010年400万千瓦，2015年1000万千瓦，2020年2000万千瓦，届时风电装机占全国电力装机的2％。为了实现这一目标，至少需要兆瓦级风力发电机4000~20000台，可见市场需求巨大。《全球风能展望2010》报告也称中国风能市场潜力巨大，并预测，中国国内的风电装机容量在2020年将达到现在的10倍。

2.4.3积极发展水能

中国的水能资源是全世界第一。根据2003年水能资源复查成果，中国水能资源贮藏量6.76亿千瓦，技术可开发装机容量为5.42亿千瓦，经济可开发装机容量约为4亿千瓦。按经济可开发年发电量重复使用100年计算，水能资源约占中国能源剩余可采总储量的40%，在中国常规能源资源中仅次于煤炭位居第二。截至目前，中国水电总装机容量已突破2亿千瓦，稳居世界第一。中国水电事业的快速发展为国民经济和社会发展做出了重要的贡献。但相比而言，发达国家已基本完成了水电开发，美国已开发82%，日本开发约84%，瑞士开发约87%，而我国的水能开发利用率只占技术可开发量的35%，与西方发达国家仍有较大的差距，还有很大的发展空间。

为实现“2020 年一次能源消费非化石能源的比重提高到15%”这一庄严承诺，近两年核电、风电和太阳能等清洁能源和可再生能源发展迅速，取得了令人瞩目的成绩，但是受到资源和现阶段科技发展水平的制约，它们不可能成为非化石能源的主力军。水电是目前可再生和非化石能源中资源最明确、技术最成熟、最清洁和最经济的，也是全球公认的清洁能源。加快水电开发，是国家优化能源结构、实现可持续发展的重大战略，是提高中国水能资源利用效率的迫切需要，更是中国社会经济发展的大势所趋。

2.4.4稳步发展核能

随着国家振兴装备制造业产业规划的出台以及国家由过去的“适度发展核电”时期转而进入“加快推进核电发展”时期，中国核电发展势头强劲，发展力度和速度远远超出原先的预期。尽管如此，到2011年1月，全球在运行的核反应堆有441座，而中国运行核电装置只有13台，装机容量约1082万千瓦，只提供了全国电力中的2%——在所有拥有核电国家中，这个比例是最低的。

3 我国暖通空调领域节能低碳新技术

3.1 热泵技术

3.1.1大气源热泵

大气源热泵也称空气源热泵，或称风冷热泵。大气是热泵最方便的热源，大气源热泵系统简单，初投资较低。属大气—空气热泵的有整体或分体家用空调及商用空调、VRV变频及数码涡旋等；属大气—水热泵的有冷（热）水机组等。大气源热泵也有其局限性。空调冷热负荷会随大气温度的升高或降低而增加，但热泵的供冷与供热能力却相反地随着大气温度的升高或降低而下降。所承担的冷热负荷与其供冷与供热能力的这种矛盾，导致热泵在设计参数下的性能系数降低，输入功率增加，这是大气源热泵的弱点之一。其弱点之二是，当表面温度低于0℃时，蒸发器可能会结霜，冲霜要消耗能力的10%。而在大气温度低于－10℃时，一般已不能正常运行。这恐怕是华北和东北地区地下水水源热泵应用渐多的原因之一。近年来，一些制造商相继开发出－15℃以下，甚至－22℃时仍能正常工作，并具备较高制热系数的大气源热泵，为其使用范围北扩创造了条件。

空气源热水器作为一种新型产品，以其节能、环保、健康、可持续大量供应热水独特的优势，每年保持300%～400%的增长速度，成为一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。

3.1.2水源热泵

以水作为热源的热泵，称之为水源热泵。作为热源的水，可以是地面水（江、河、湖、海），可以是地下水，可以是污水或处理后的再生水，也可以是流经冷却塔（加热器）的循环水等等。就当前热泵产品而言，制冷工况下，热源水的温度不宜低于15.5℃。也有产品提出不低于18℃或20℃的要求，当低于该温度时，可采用经换热器间接使用或者混水的方式。单冷式机组水温上限则不宜高于33℃，冷热式一般可适当提高。在制热工况下，水温上限可视机组性能确定。有产品提出不宜高于20℃或22℃，在使用地热尾水或工业废水作为热源时，往往要高出这一限制，可采用经换热器间接使用或混水方式，也可考虑采用适宜的高温热水热泵。水温下限则应以不出现结冰为限。

与锅炉（电、燃料）和大气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%～98%的电能或70%～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此水源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10℃～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的大气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50%～60%。因此，近十几年来，尤其是近五年来，水源热泵空调系统在北美（如美国、加拿大）及中、北欧（如瑞士、瑞典）等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

水源热泵可分为以下几类：配备冷却塔的循环水水源热泵、水环热泵、以地下水为热源的水源热泵、以城市污水的再生水为热源的水源热泵、以地表水作为热源的水源热泵。

3.1.3地源热泵

另一种热泵利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源，可以称之为“地源热泵”。

地源热泵，是在土壤中埋设水平或垂直的换热盘管，然后用管道将其与热泵蒸发器和冷凝器连接成回路，充以作为媒介的水（或含一定比例的乙二醇或乙醇），依靠水泵的驱动循环。夏季，媒介水在热泵的冷凝器中吸收热量，在流经换热盘管时不断传给土壤，以实现热泵的制冷功能；冬季，媒介水在热泵的蒸发器中放出热量，在流经换热盘管时经管壁不断从土壤中吸取热量，实现热泵的制热功能。

地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。地源热泵系统的另一个显著特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40%～60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

地源热泵可分为以下几类：埋管地源热泵系统、单井换热井系统、锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统。

3.1.4太阳能热泵技术

采用节能装置──热泵与太阳能集热设备、蓄热机构相联接的系统方式，不仅能够有效克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，而且可以达到节约高位能和减少环境污染的目的，具有很大的开发、应用潜力。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热。要解决这一问题，热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。

3.1.5我国太阳能制冷空调研究进展

目前太阳能制冷空调应用和研究的系统有：氨-水吸收式制冷机、溴化锂-水吸收式制冷机、太阳能固体吸附式制冷、太阳能（吸收式制冷）空调系统、太阳能除湿式空调、被动式降温、太阳能半导体制冷。

与光—热转换直接利用不同，太阳能制冷空调是一个光—热/电—冷的转换过程，实际上是太阳能的间接利用。它不像热水、干燥等低温直接利用那样容易实现，在技术上比较复杂。除了对太阳能要求较高的温度作为动力之外，还需要经过一个制冷循环的能量转换过程才能实现。因此这方面的发展需要更长的时间、投入更多的资金、更多的科研力量和完成更多的技术准备工作。

目前我国建筑能耗占社会总能耗的25%以上，而在建筑能耗中，空调能耗占到50%以上，并且建筑物空调的需求量呈逐年上升趋势，给能源、电力和环境带来很大的压力，在这种情况下，推广和发展太阳能空调系统可以节约大量的一次能源并减少能源转换污染物的排放，符合可持续发展战略的要求。

目前太阳能空调还仅仅处于示范研究阶段，由于其成本是普通空调的10倍，甚至50倍，目前国际国内都无法实现商品化。太阳能虽然可以说是取之不尽的能源，但它有不稳定性的特点。通俗地说，下雨天时，集热器无法吸收太阳能。专家认为，太阳能空调未来的市场发展方向可能应该定位于我国的北方地区，因为北方地区夏热冬冷，具备供热制冷系统的生存环境。

3.2 热电冷联产

在经历了1973年/1974年和1979年/1980年两次石油危机后，以热电联产形式为主的区域供热、区域供冷开始受到西方国家重视。到1999年底，我国单机容量6000kW以上的热电机组装机容量达2815.9万kW，占同期同容量火电机组的13.30%。这些机组主要以煤为燃料，即热电厂是由燃煤锅炉和抽凝（或背压）汽轮机组构成。

在供冷方面，热电冷联产形式的区域供冷在我国刚刚起步，但发展迅速。全国多个城市拥有在燃煤热电厂基础上建立的热电冷联产系统，如济南热电冷联产系统的供冷总容量近几年已从无发展到49.6MW，杭州两个正在建设的热电冷联产系统供冷总容量将超过120MW。在燃气轮机或内燃机基础上建立的燃气热电冷联产系统也已出现，如上海黄浦区中心医院和浦东国际机场热电冷联产系统，北京的燃气集团大楼和清华大学校园热电冷联供系统等。

虽然热电（冷）联产系统在西方国家已得到较为广泛的应用，而且构成热电（冷）联产系统的各主要设备已经非常成熟和完善，但是由于我国在能源结构、价格、管理体制以及冷、热、电负荷等外部条件与国外存在差异，这就造成了热电冷联供系统在我国大中城市的推广应用仍需要对以下几方面重要技术课题进行研究：热电冷联供系统评价体系的研究；热电（冷）联产系统的优化研究；重点装置的研发与应用；热电（冷）联供系统的创新研究。

3.3 温湿度独立控制空调系统

目前集中空调都使用出口温度为5℃～7℃或更低的冷水作为冷媒，对空气进行处理，这是因为空气除湿的需要。而如果仅为了降温，采用出口温度为18℃～20℃的冷源都可满足要求。然而一般除湿负荷仅占空调负荷的30%～50%。结果大量的显热负荷也用这样的低温冷媒处理，就导致冷源效率低下。近年来此领域一个重要方向就是采用温度湿度独立控制的空调方式。将室外新风除湿后送入室内，可用于消除室内产湿，并满足新鲜空气要求；而用独立的水系统使18℃～20℃的冷水循环，通过辐射或对流型末端来消除室内显热。这一方面可避免采用冷凝式除湿时为了调节相对湿度进行再热而导致的冷热抵消，还可用高温冷源吸收显热，使冷源效率大幅度提高。同时这种方式还可有效改善室内空气质量，因此被普遍认为是未来的主流空调方式。目前世界各国都积极开展大量的相关研究和工程尝试。

3.4 冰蓄冷空调技术

冰蓄冷空调可以实现电网电力移峰填谷，提高能源的利用效率。

冰蓄冷空调系统的主要特征是比传统空调多了一套蓄冷设备，而制冷系统及空调箱循环风系统基本上与传统的空调系统是一样的。它主要是利用水的显热或水、冰相变过程的潜热迁移等特性，充分利用电网低谷电开机蓄冷，在电网用电高峰时段释放冷量，以缓和电网峰段电力供需矛盾，达到“移峰填谷”的目的。冰蓄冷空调系统尽可能地利用低谷电力负荷，使制冷机在满负荷状态下运转，将空调全部或部分冷量以显热或潜热形式储存，一旦出现空调冷负荷，则令冷冻水循环运转提供空调所需冷量或令冰吸收熔解热融化后以低温水形式提供空调所需冷量。

与传统空调系统相比，蓄冷式空调系统不仅可以获得很大的节能效果和经济效益，而且还可以均衡电网峰谷负荷，提高电厂发电效益，从而使各行各业受益，具有很大的国民经济意义。蓄冷式空调系统与传统的空调系统相比，可节能5%～45%左右。其节能效果随空调负荷特点的不同(连续还是间歇运行，峰谷负荷比等)，电价体制的不同，以及气象参数的差别等而有所差别。总之，蓄冷式空调系统比传统空调系统更为节能是无疑的，而且蓄冷式空调对电网的移峰填谷作用相当于扩大了电力再生产，对发展社会生产力具有现实意义。

3.5 低温辐射供冷系统的现状

目前应用和研究相对比较成熟的系统有：冷却顶板、地板供冷、空调墙系统。

3.5.1冷却顶板

楼板制冷和采暖系统属于低能耗建筑的重要部分，它不仅可以降低建筑使用中制冷和采暖的能量消耗，还能降低设备使用的功率强度。低能耗可以降低建筑使用的长期投入；低功率强度可以降低建筑制冷和采暖设备的一次性设备投资。

但是由于此项技术仍处于研究开发阶段，因此存在一定的缺陷。相对湿度较大、露点温度高于或接近设备工作温度时，室内会出现冷凝现象。为了让系统正常工作，需要另行调节室内相对空气湿度，使露点温度降低到系统安全工作的范围以下，其计算不仅要考虑室内原有的空气湿度，还要考虑工作设备和人等产生的湿气。

3.5.2低温辐射地板采暖/供冷

低温热水地板辐射采暖技术的基本原理是：由供热装置供给低于60℃的热水，通过一种埋设于建筑地板上部细石砼或水泥砂层内的特别塑料管，在设置的自动控制元件控制下，将地板表面加热到设计所规定的温度，以辐射方式为主定向均匀放热，从而达到舒适的采暖效果。它所形成的热曲线是近乎理想的上部温度低、下部温度高的曲线，即它提供的热量在人体的脚部较强、头部温和，这正符合人体足部血液循环最差、头部温度较高的特点，给人“脚暖头凉”的舒适感。

地板辐射供冷的研究还处于初始阶段，相对滞后于辐射采暖。地板供冷/置换通风复合系统中地板辐射供冷弥补了传统空调中以对流为主的不利因素，增加了人体的辐射换热量，有助于提高室内舒适度。辐射供冷的显著优点是辐射冷却系统还具有避免吹风感、提高舒适性以及将采暖和空调的末端设备统一等特点，而且还可以保证室内温度具有较好的均匀性，因此具有非常广阔的前景。在西欧和北欧等发达国家，分设冷却系统近年来得到了充分的发展。

3.5.3混凝土中心空调系统

混凝土中心技术是沿袭了辐射采暖的思想而开发设计的一种辐射板形式，它是将特制的塑料管或不锈钢管，在楼板浇筑前将管路排布好并固定在钢筋网上，然后再进行混凝土的浇筑。这种技术是上世纪90年代末在欧洲兴起的一项节能和富有经济性的技术，在瑞士得到较为广泛的应用，在我国住宅建筑中也有少量的试点应用。由于混凝土楼板具有较大的蓄热能力，因此可以利用这种辐射板实现蓄能，但是系统的惯性较大，启动时间长，动态响应慢，有时不利于即时调节和控制，需要很长的预冷或预热时间。

3.6 暖通空调新产品

为了最大限度地节约能耗，开辟新能源的利用。空调技术的研究发展很快，开发出了种类繁多的空调产品。

3.6.1家用小型中央空调

一般而言，中央空调主要应用于大型楼宇的空调系统。近年来，中央空调在住宅中的应用也日益广泛。相对于传统的分散式家用空调型式而言，家用小型中央空调具有节能、舒适、容量调节方便、噪声低、振动小等突出的优点。按照家用小型中央空调输送介质的不同，常见的家用小型中央空调可以分成：风管式系统、冷/热水机组、VRV系统这三种基本的系统型式。

3.6.2变频空调

变频空调器是通过内装的变频器改变频率，从而控制空调器压缩机的转速，使压缩机转速连续变化，实现压缩机能量的无级调节。与一般空调相比，变频空调具有高性能运转、舒适静音、节能环保、能耗低的显著特点，改善了人们的生活质量，提高了人们的生活水平。

变频空调对直流数字技术的应用是大势所趋。变频空调市场已经完成了从单转子变频到双转子变频，再到第三代变频——数码直流变频空调的转型。数码全直流变频成为新的流行趋势。近年来，家用空调的生产厂家为了在激烈竞争的市场上站稳脚跟，在变频空调器上附加了多种功能，如干燥防霉、智能抽湿、多重过滤、吸附异味、杀灭细菌、甲醛克星除臭、产生有利于健康的负离子、低温等离子消烟除尘、HEAP酶杀菌，还有光触媒和冷触媒等。

3.6.3燃气空调

以燃气为能源的空调设备简称燃气空调。燃气空调有多种方式：燃气直燃机、燃气锅炉蒸汽吸收式制冷机、燃气锅炉+蒸汽透平驱动离心机、燃气吸收式热泵、CCHP(楼宇冷热电联产系统)等。燃气直燃机是采用可燃气体直接燃烧提供制冷、采暖和卫生热水。燃气直燃机能源转换途径少、技术成熟且行业发展迅速、应用普及，普遍燃用天然气。

3.6.4太阳能空调

上世纪70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。随着太阳能制冷空调关键技术的成熟，特别在太阳能集热器和制冷机方面取得了迅猛发展，太阳能空调也得到了快速发展。90年代真空管集热器和溴化锂吸收式制冷机大量进入了市场。现在太阳能空调的实现方式主要有两种：一是先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷，这种方式原理简单、容易实现，但成本高。二是利用太阳的热能驱动进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪音、无污染。现采用的主要是第二种方式。

3.6.5其它新型空调:智能空调、隐形空调、双面出风空调、一拖多空调

当今世界科技创新势不可挡，高科技含量的空调产品必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量空调。未来空调将要朝着“四化”，即健康化、节能环保化、人性化、网络化迈进。健康化：健康的空气舒适指数，主要从空气洁净度、空调气流的舒适度、空气温湿度控制技术三方面来衡量。节能环保化：从世界发展趋势看，节能是环保的第一重要因素。人性化：使用方便，人机互动是更高层次要求。网络化：网络信息空调时代。网络技术的发展必将为空调带来一场全新的技术革命。

3.7 天燃气发动机热泵机组

天然气发动机驱动的热泵机组（简称燃气机热泵）已经在日本、美国和欧洲等国家得到了广泛的应用，然而在我国，这类热泵尚未开始推广应用。随着西气东输工程的顺利进行，以及电力峰谷差日益严重，以天然气作为制冷空调设备能源的燃气机热泵的应用开始受到重视。由于燃气机热泵冬季供暖时引入了天然气发动机的缸套和废气的余热，因此，在供暖模式下，燃气机热泵与普通的电驱动热泵有较大的区别。

4 福建省可再生能源应用现状和问题

福建省列入国家可再生能源示范城市和示范县的有：福州、泉州、厦门、武平、永安、连城等。

4.1 地源热泵系统的应用和问题

为了鼓励地源热泵系统在建筑工程中的应用，我国出台了经济补贴政策来支持地源热泵的推广应用。到2007年年底，我国地源热泵工程项目应用达5000多个，总面积达到8000万m2。2007年至今，地源热泵系统在建筑工程中应用迅速增加，工程项目和应用面积远远超过2007年的统计数字。2008年~2010年，在国家经济补贴政策的鼓励下，福建省已有3个地源热泵系统工程项目投入运行，建筑面积为178000 m2。在建和计划应用地源热泵系统的工程项目不断增加，如何正确引导和设计地源热泵系统，使其在我省健康、有序地发展成为当务之急。

地源热泵是跨专业的系统工程，做好一个地源热泵工程项目需要暖通专业与地质学专业的协调与配合，相互了解沟通，才能达到使用的要求。

福建省的地源热泵系统在建筑工程中的应用正处于起步阶段，采用何种形式的地源热泵系统较为合适、效率高、投资省、对环境影响小、施工方便等是目前亟待解决的问题。福建省科技重大专题“建筑节能关键技术研究和应用示范”课题组一年多来对福建省的水文地质资料进行分析研究认为：福建省水资源较为丰富，地表水的水温和流量、海水的水温和资源量、地下水的水温和资源量都较适宜采用地表水地源热泵和地下水地源热泵系统；由于福建省山地、丘陵占全省土地面积的90%，平原只占10%，平原地区第四系覆盖层厚度薄，因此，不适宜采用地埋管地源热泵系统，但不是绝对的，最主要的是设计师应根据建筑场地的水文地质条件因地制宜地选择其合适的地源热泵系统。

福建省地源热泵工作有很多不成功的案例，影响了推广使用。其主要原因是：对地源热泵适宜性应用研究不够，可行性方案粗糙、不深入；存在功利思想，过于追求经济效益。

4.2 太阳能热水系统的应用和问题

在国家鼓励政策的推动下，各省市太阳能利用发展很快，太阳能热水系统与建筑一体化快速发展，应用太阳能热水系统的工程项目急剧增加。根据福建省建筑科学研究院对建筑与太阳能热水一体化工程的调查，发现普遍存在以下问题：

1）太阳能集热器面积凭经验估算差异较大，南方太阳能热水系统按夏季气象参数设计，造成冬季热水不热，或多耗能；

2）空气源热泵热水机组容量的确定无统一依据；

3）贮热水箱和恒温水箱容积的确定不合理；

4）太阳能热水系统流程不合理，没有采用太阳能优先的原则，系统的能效比低；

5）控制系统不普及且功能简单，管理不方便。

以上问题造成的后果是投资大、系统的热水量不保证、热水温度不稳定、系统的能效比低、不节能和系统操作与管理不方便。

5 福建省暖通空调业发展中存在的问题

自改革开放以来，福建省暖通空调业有很大发展，但与国内江浙粤等地区相比仍显许多不足，情况不甚令人满意，面临严峻的挑战，主要表现如下几个方面：

5.1 企业做不大，不能形成规模

我省暖通空调企业都属于中小型企业，年产值多在几十万元到上千万元之间，无法与年产值几亿的企业相比，更无法与年产值几百亿的跨国公司相比。这些中小企业要维持庞大的销售和售后服务网络，主要靠劳动力成本低同别人竞争。因其经济实力较弱，难以找到高素质的科技人才和经营管理人员，研发能力较弱。

5.2 没有形成国内知名品牌

我省暖通空调业没有电制冷主机（离心机）、变制冷剂VRV、直燃型溴化锂吸收式制冷机等产品。有的合资企业曾推出水冷式螺杆机，但因资金和技术支持的后备力量不足，使研发工作停滞，产品不能形成市场。多数企业以制造空调系统的末端设备（风机盘管和各种柜机）以及风冷、水冷冷热水（热泵）机组、冷却塔等产品，没有自己的特色，没有形成国内知名品牌。由于国内空调末端制造业是供大于求，生产能力过剩，厂家之间的压价竞争，使没有技术、没有特色的企业面临转产、兼并、甚至破产的危险。

5.3 企业的管理和市场营销没有与国际接轨

企业要做大，形成自己的品牌，需要大批高素质、有经营头脑的外向型人才，把产品打入国际市场。好的企业对经营有很高的透明度要求、财务制度要与国际接轨，彻底改变国内某些不规范的市场营销手段。

5.4 高校、科研、设计单位的精品成果少

高校、科研、企业之间相互依靠、促进的良性循环没有在我省暖通空调业形成。我省缺少像清华同方这样模式的公司，即高校研发的技术成果转化成公司的新产品形成生产力，公司资金投入有力地支持着高校的技术开发和创新。

我国民用建筑设计费低于工程造价的3%，而国外设计费则是工程造价的7%～10%，低收费自然带来低质量，这是国内设计单位在一些重大工程招标中处于弱势的重要原因。我省民用建筑设计费大大低于工程造价的3%，设计人员在产值的压力下赶工时，难出精品，只能进行常规性的设计。暖通空调设计人员要在一个月的时间内完成一个几万平方米高层建筑的中央集中空调施工图设计，很难想象他能去做动态、全工况设计。一方面，设计院暖通空调专业的施工图在二次装饰被改得面目全非，另一方面，设备安装企业缺少合格的高素质暖通空调专业技术人员，这种状况要在改革的深入发展中加以解决。

6 对福建省暖通空调学科发展的几点建议

6.1 推进我省浅层地热能（地源热泵）开发利用的建议

6.1.1因地制宜、实事求是开发利用我省浅层地热能，继续开展地源热泵适宜性应用研究

在我省地质条件适宜区优先选择地表水地源热泵、地下水地源热泵系统；在不适宜利用地下水的区域优先选择地埋管热泵系统。在开发条件适宜地区，鼓励新建或改造的办公楼、工业厂房、医院、宾馆、学校、大型商场、商务楼等公共建筑以及居民住宅楼和农村集中建设的住宅采用浅层地热能，鼓励燃煤、燃油锅炉改用热泵系统。政府投资的学校、医院、园林、行政事业办公楼等公益性项目，供暖制冷系统优先利用浅层地热能，所需投资可从国家财政固定资产投资和省里优惠政策中安排解决。

我省地源热泵系统的夏季释热量大于冬季吸热量，可以采用土壤源蓄冷提高供冷量和冷却塔辅助散热，来弥补夏季地埋管换热器长度不足的情况，按“土壤蓄冷热泵系统”运行。对于无条件利用水源和岩土体热能的地区，可采用水源热泵与风冷热泵机组联合使用。水源热泵机组在夏季利用冷却塔散热，冬季进一步将风冷热泵的低温热水升温，按“空气源热泵耦合式系统”运行。

6.1.2抓好地源热泵工程项目可行性研究、论证、设计、施工、监测、验收等每一个环节

规范开发行为，抓好地源热泵工程项目可行性研究、论证、设计、施工、监测、验收等每一个环节。引导市场科学地利用浅层地热能，逐步实现有序发展。加强浅层地热能勘查、评价和地下换热系统设计、施工单位和监管部门的资质管理，逐步实施市场准入制度和工程监理制以及技术人员的培训上岗制，以保证施工队伍的技术水平和工程质量。应根据《中华人民共和国可再生能源法》的有关规定，研究制定鼓励政策，积极引导社会资金投入，逐步形成浅层地热能开发有度、市场有序的良好局面。

6.1.3做好工程项目总结和经验交流

6.2 进一步推进我省太阳能热水系统开发利用的建议

1）执行建筑与太阳能热水一体化工程“统一设计、统一施工、统一验收”原则，加强对太阳能热水工程设计、施工的指导和检查；

2）采用太阳能优先的系统，保证太阳能热水系统高能效比；

3）规范太阳能控制系统，保证太阳能热水系统安全、可靠地运行。

6.3 对我省暖通空调的几点建议

《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》施行后，加强节能建筑材料、墙体、门、窗产品的推广应用。

坚定、扎实地采用有效的空调节能措施，例如：

1）围护结构：①外遮阳可以减少太阳辐射热50%～80%；②采用双层窗（或单框双玻），采用镀膜玻璃反射30%太阳辐射热,窗墙比小于0.7；③通风屋顶或屋顶花园；④墙体传热系数≤1.0 W/m2.K；屋面传热系数≤0.7W/m2.K；窗户传热系数2.5W/m2.K等。不要片面追求墙体低K值，围护结构墙体不是越厚越好，掌握K≤1.0W/(m2·K)即可。

2）合理确定室内温湿度和水温：冷却水每下降1℃，制冷能力将提高5%～6%，冷冻水出水温度每提高1℃，制冷量将提高6%～7%；供暖时室温每降低1℃，将节能5%～10%，供冷时室温每提高1℃，可节能8%～10%等。

3）水系统节能：采用闭式系统，减少水泵与输送能耗；大温差冷水系统（6℃～10℃）与变流量水系统，减少输送能耗；加强保温；完善自控等。

4）空气系统节能：合理确定新风量；合理划分空调系统，降低耗电量；采用变风量系统，全年节能30% ；充分利用二次回风，避免冷热抵消；空调变工况运行，节能20%～50% ；尽量减少漏风，节省送风能耗的5%～10% ；充分利用室外冷风；及时清洗空气过滤器和表冷器；加强保温；完善自控等。

课题组成员：

1、赵士怀，福建省建筑科学研究院，总工程师、教授级高级工程师；

2、陈仕泉，福建省土木建筑学会暖通空调分会，副会长、秘书长、教授级高级工程师；

3、郭筱莹，福建省建筑设计研究院，副总工程师、教授级高级工程师；

4、林其昌，福州市建筑设计院，副总工程师、教授级高级工程师；

5、高维庭，福建工程学院，兼职教授、教授级高级工程师；

6、黄夏东，福建省建筑科学研究所，所长、教授级高级工程师。