摘要：在分析我國的氣候分布、實(shí)際國情及未來節(jié)能減排面臨的任務(wù)的基礎(chǔ)上，對我國公共建筑空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，指出綠色空調(diào)將是我國今后建筑空調(diào)發(fā)展的主要方向之一。

關(guān)鍵詞：公共建筑；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能減排；綠色空調(diào)

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程步伐不斷加快，城市建筑如雨后春筍般拔地而起，加之我國地處溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，公共建筑空調(diào)在城市中的使用規(guī)模越來越大、使用頻率越來越高、使用時(shí)間也越來越長，空調(diào)能耗在公共建筑能耗中的比重也越來越大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國歷年建筑能耗在總能耗中的比例平均為19.8％，在我國大中城市，夏季空調(diào)、冬季采暖與供熱所消耗的能量占建筑物總能耗的40％-50％。特別是冬季的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用，給大氣環(huán)境造成了極大的污染，隨著到2020年我國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45％目標(biāo)的提出，未來我國節(jié)能減排的任務(wù)日趨繁重。顯然，建筑物污染控制和節(jié)能是我國節(jié)能減排的優(yōu)先領(lǐng)域，而能耗比重較大的公共建筑空調(diào)問題更是重中之重。

2 我國建筑空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

(1)壓縮式水冷冷水機(jī)組

壓縮式水冷冷水機(jī)組+鍋爐這種形式在我國公共建筑項(xiàng)目中應(yīng)用比較普遍，曾經(jīng)在較長時(shí)間里占主導(dǎo)地位。壓縮式水冷機(jī)組一般采用離心式冷水機(jī)組或螺桿式冷水機(jī)組，通常是離心式機(jī)組和螺桿機(jī)組混合使用?；钊降睦渌畽C(jī)組由于能效比低下，在目前的公共建筑項(xiàng)目中已經(jīng)極少采用。20世紀(jì)80年代到90年代后期主要采用燃油鍋爐，主要燃料為輕油，在20世紀(jì)90年代末到本世紀(jì)初前幾年，燃?xì)忮仩t逐漸取代燃油鍋爐，特別是西氣東輸線路貫通后。壓縮式水冷冷水機(jī)組+市政蒸汽這種形式主要應(yīng)用在離市政蒸汽供應(yīng)點(diǎn)比較近的地方。熱源利用接入的市政蒸汽，采用板式熱交換器置換成熱水，供冬季的空調(diào)采暖。

(2)溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組

溴化鋰吸收式冷水機(jī)組作為節(jié)電、節(jié)能，無污染大氣環(huán)境的空調(diào)冷熱源已被廣泛應(yīng)用。溴化鋰吸收式冷水機(jī)組按其所用熱源分為熱水型、蒸汽型、直燃型三種。蒸汽雙效溴冷機(jī)組由于熱力系數(shù)高，可利用0.25-0.60MPa的低位熱源，設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)成熟，運(yùn)行安全可靠而受到廣大用戶的青睞。但對于建在城市繁華地區(qū)的大型、高層商業(yè)民用建筑，如采用蒸汽型溴冷機(jī)組會(huì)受到配建鍋爐房而引發(fā)的安全、占地、煙塵、噪聲等一系列問題的限制，而用一般電驅(qū)動(dòng)的冷水機(jī)組，不僅受到電力增容的限制，而且仍需要配備燃油鍋爐提供熱水，在城市熱網(wǎng)并不普及，且電力供應(yīng)十分緊張的我國，利用直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組則是十分有效的舉措。

這類形式主要在一些賓館飯店及綜合性的大樓中應(yīng)用較多，在區(qū)域的公建中占有一定的份額，其中以直燃機(jī)為主，夏季同時(shí)提供供冷和生活熱水，冬季提供采暖和生活熱水，最近幾年逐年采用燃?xì)鉃槿剂稀Ｔ谝恍┛拷姓羝?yīng)點(diǎn)的地方，也采用蒸汽吸收式溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組夏季供冷，冬季直接用市政蒸汽經(jīng)換熱后采暖。

(3)變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)

變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)是以變制冷劑流量為特征，以一臺或多臺室外機(jī)連接多臺室內(nèi)機(jī)的直接膨脹式制冷空調(diào)系統(tǒng)。變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)相對于定頻系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能、舒適效果，系統(tǒng)可以依據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的大小，使壓縮機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行，改變制冷劑流量的同時(shí)減少了壓縮機(jī)由于頻繁起停造成的不可逆損失。

該種空調(diào)系統(tǒng)最近幾年才逐漸嶄露頭角，目前已經(jīng)在新建或在建的公建中占有較大的比例。多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組由一臺或多臺室外機(jī)與多臺室內(nèi)機(jī)組成，依靠制冷劑流動(dòng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與輸送，它是由制冷劑管路將制冷壓縮機(jī)、室內(nèi)外換熱器、節(jié)流裝置和其他輔助部件連接而成的閉式管網(wǎng)系統(tǒng)，能在夏季供冷，冬季供熱。其室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)布置靈活，節(jié)省安裝空間，可以單獨(dú)開啟，利用率高，便于調(diào)節(jié)，舒適性和節(jié)能性較好。這種空調(diào)起初主要用在一些建筑物的局部，作為空調(diào)補(bǔ)充使用，但隨著以分割租售為主要形式的一些樓宇的出現(xiàn)，特別是房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目，越來越多地整體采用這種空調(diào)形式。

(4)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)由地下循環(huán)環(huán)路、熱泵工作環(huán)路和室內(nèi)環(huán)路等三部分組成，埋入地下的U型管一進(jìn)一回形成環(huán)路與大地進(jìn)行換熱。在制冷工況時(shí)，空調(diào)房間的冷負(fù)荷與壓縮機(jī)的功所轉(zhuǎn)化的熱量被排入大地，室外埋管換熱器與換熱器(冷凝器)之間通過管道連接成一個(gè)封閉的回路，在循環(huán)水泵的作用下，水在回路中往復(fù)循環(huán)，換熱器(冷凝器)吸收制冷劑的熱量，通過室外埋管換熱器傳入大地；在供熱工況時(shí)，從壓縮機(jī)出來的制冷劑經(jīng)四通換向閥換向，此時(shí)換熱器轉(zhuǎn)換成為熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，循環(huán)水流經(jīng)室外埋管換熱器時(shí)吸收大地中的熱量，在換熱器(蒸發(fā)器)中釋放給制冷劑；在室內(nèi)側(cè)，同樣既可以通過水的循環(huán)進(jìn)行熱量傳遞，也可以使制冷劑直接流經(jīng)換熱器與空氣進(jìn)行熱交換。地源熱泵是一項(xiàng)非常成熟、完全商業(yè)化的技術(shù)，起源于上世紀(jì)20年代的歐洲，是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)，具有顯著節(jié)能、舒適環(huán)保、零空氣污染等優(yōu)點(diǎn)，此種空調(diào)系統(tǒng)主要在別墅及排屋中使用。

(5)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

空氣源熱泵是由壓縮機(jī)、換熱器、節(jié)流器、吸熱器、壓縮機(jī)等裝置構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。冷媒在壓縮機(jī)的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，在壓縮機(jī)內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過程，然后進(jìn)入換熱器后釋放出高溫?zé)崃考訜崴瑫r(shí)自己被冷卻并轉(zhuǎn)化為流液態(tài)，當(dāng)它運(yùn)行到吸熱器后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時(shí)溫度下降至零下20℃-30℃，這時(shí)吸熱器周邊的空氣就會(huì)源源不斷地將低溫?zé)崃總鬟f給冷媒。冷媒不斷地循環(huán)就實(shí)現(xiàn)了空氣中的低溫?zé)崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)崃坎⒓訜崂渌^程?？諝庠礋岜檬且钥諝庵袩崃繛槟茉矗灰諝庵杏凶銐虻臒崃?，它就能吸收能量而產(chǎn)生熱水。而且空氣一水熱泵機(jī)組由于冬季以空氣為吸熱源而夏季又以空氣為排熱源，室內(nèi)以水為冷熱媒體，供應(yīng)末端裝置，實(shí)現(xiàn)制冷和供暖，因而使用方便，安裝工作量小，運(yùn)行維修、保養(yǎng)十分方便，對周圍環(huán)境的污染，包括空氣的污染、噪聲污染以及向環(huán)境漂水等現(xiàn)象均較小。因此空氣源熱泵的使用是替代傳統(tǒng)的制冷機(jī)+鍋爐的建筑物空調(diào)、采暖、供熱模式，是改善城市大氣環(huán)境、節(jié)約能源的一條有效途徑。因此，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)有比較廣闊的發(fā)展空間。

(6)蓄冷蓄熱空調(diào)

為了充分合理利用電能，上世紀(jì)90年代，我國部分城市推出了峰谷用電政策，隨之利用峰谷電的蓄冷蓄熱空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。蓄冷空調(diào)是利用晝夜峰谷負(fù)荷的差值進(jìn)行夜間蓄冷(冷水或冰)白天放冷調(diào)節(jié)平衡電網(wǎng)負(fù)荷的一種空調(diào)系統(tǒng)。蓄熱空調(diào)是采用蓄熱型電熱水鍋爐，利用晝夜峰谷負(fù)荷的差值進(jìn)行夜間蓄熱白天放熱調(diào)節(jié)平衡電網(wǎng)負(fù)荷的一種空調(diào)系統(tǒng)。

由于當(dāng)時(shí)政府的鼓勵(lì)政策，蓄冷蓄熱空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展較快，在90年代初期建設(shè)的公建項(xiàng)目中有不少采用了這樣形式。進(jìn)入2000年后，電力的供應(yīng)日益緊張，在空調(diào)全面使用的夏季和冬季，很多城市幾乎不存在用電高峰和低谷，移峰填谷難以實(shí)行，因此，蓄冷蓄熱空調(diào)的應(yīng)用推廣遇到一定阻力，采用的建筑項(xiàng)目有所減少。目前，蓄冷蓄熱系統(tǒng)在我國應(yīng)用的不是很廣泛，其主要原因是初投資高于常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備選型以及建成的管理都必須先進(jìn)、可靠，而且還必須有供電部門的優(yōu)惠政策，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

3 我國建筑空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

(1)由于壓縮式水冷冷水機(jī)組的能效比(COP)值較高、制冷可靠性好，以壓縮式水冷冷水機(jī)組作為冷源將在較長時(shí)期內(nèi)仍然成為常用形式。與之相配套，將在冬季采用鍋爐作為采暖熱源，并將主要采用天然氣作為燃料為主。但是，由于在夏季，水冷冷水機(jī)組對電力的依賴性很大，而當(dāng)前及今后較長時(shí)間內(nèi)，區(qū)域的夏季電力缺口仍較大；在冬季，雖然鍋爐對電力依賴度很小，但其熱效率較低，“省電不節(jié)能”；加之其它各種形式的空調(diào)方式不斷發(fā)展，應(yīng)用壓縮式水冷冷水機(jī)組+鍋爐組合方式的建筑項(xiàng)目所占的比例會(huì)逐漸減少。

(2)壓縮式水冷冷水機(jī)組+市政蒸汽的空調(diào)組合方式與上面的組合相似，只是冬季采暖使用了市政蒸汽。從節(jié)能上來說，這種方式當(dāng)然要遠(yuǎn)優(yōu)于采用鍋爐來采暖的空調(diào)系統(tǒng)，但其主要應(yīng)用于我國北方大中城市，我國的市政供熱系統(tǒng)只是存在于局部城市、局部區(qū)域，目前還不具有普遍性。當(dāng)然，在部分城市啟動(dòng)的集中供熱區(qū)域，將逐漸出現(xiàn)利用市政蒸汽替代鍋爐在冬季提供空調(diào)采暖。

(3)由于我國當(dāng)前及今后相當(dāng)長的時(shí)間里，冬夏兩季的電力缺口都很大，為緩解電力緊張的局面，部分城市提倡使用燃?xì)庾鳛榭照{(diào)能源，并出臺了一些優(yōu)惠政策，因此在今后一段時(shí)期里，以燃?xì)鉃槿剂系闹比间寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組將有所增加。在一些有市政蒸汽供應(yīng)點(diǎn)的區(qū)域，將會(huì)采用蒸汽式溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。但由于溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組存在“省電不節(jié)能”，加之燃?xì)鉃榉乔鍧嵞茉春筒豢稍偕Y源，其價(jià)格較之電力不夠穩(wěn)定，受市場供應(yīng)波動(dòng)較大，因此溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的發(fā)展也有一定限制，無法成為占主導(dǎo)地位的冷熱源方式。

(4)隨著風(fēng)冷熱泵型空調(diào)機(jī)組的技術(shù)日益成熟，COP值不斷增高，加之我國的氣象條件能充分滿足其在夏季和冬季的運(yùn)行需求，并且該系統(tǒng)管路簡單、占用有效建筑面積小等特點(diǎn)，采用風(fēng)冷熱泵型空調(diào)機(jī)組作為空調(diào)冷熱源方式會(huì)有較快增長。但由于該種形式的空調(diào)在夏冬兩季對電力的依賴較大，且效率較水冷機(jī)組低，因此其推廣應(yīng)用也有所受限。

(5)隨著公建地產(chǎn)建設(shè)的快速發(fā)展，特別在我國大中城市，以及東部沿海等地區(qū)，辦公和商業(yè)地產(chǎn)的大量建設(shè)，以單元性租售形式的公共建筑越來越多，采用VRV變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入高速增長期。

(6)為緩解我國能源緊張的局面，以新興能源和節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)將快速發(fā)展，隨著其制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，總量將不斷增加。未來幾年，地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵在我國的應(yīng)用會(huì)逐漸增長。

4 結(jié)論

未來一段時(shí)間內(nèi)，隨著我國節(jié)能減排任務(wù)的日趨繁重，綠色建筑和低碳建筑將會(huì)受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和高度重視。隨之而來的公共建筑空調(diào)系統(tǒng)將發(fā)生革命性變化，除建筑空調(diào)自身技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破，智能控制技術(shù)將在建筑空調(diào)中廣泛應(yīng)用，以此降低建筑空調(diào)負(fù)荷和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的耗電量，提高建筑空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率變得越來越重要，此外，使用清潔能源的綠色空調(diào)研發(fā)與應(yīng)用將提上重要的議事日程。

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