求一种有助于环境保护和节能效果好的空调系统一直是业内人士
共同的目标。
将温湿度独立调节的空调技术应用在潮湿多雨和建筑物密度
较大的江南地区，确定了以温湿度独立控制和高温冷水埋管式地
源热泵相结合的空调方式在公共建筑中应用的适用性和节能性，
提出了应用关键技术要求，为夏热冬冷地区应用该节能技术积累
经验和数据，同时也向社会证实了该空调系统在实际使用项目中
的实用性。
一、温湿度独立调节空调系统的确定
1、传统空调方式存在的问题
目前用于城市办公建筑空调的排热排湿通常是采用表面冷
却器对空气进行冷却和冷凝除湿来实现的，也就是以电或其它能
源，通过制冷机获得较低温度的冷水，利用该冷水同时处理空调
房间的湿度和温度。该方式往往存在以下问题：
（1）高能耗
为了保证具有较好的除湿效果，夏季空调冷水不得不采用较
低的供水温度（7℃左右）。占空调总负荷一半左右的显热负荷，
本可采用高温冷水（约16℃）进行处理，现在却需要与除湿处理
一起采用7ºC左右的低温冷水，造成能量利用品位上的浪费。
（2）难以与满足室内热湿比的变化
使用常规空调系统，通过表面冷却器对空气进行冷却和除
湿，其处理的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，只能控制
温度和湿度两个参数中的一个，难以满足建筑物实际需要的热湿
比在较大范围内变化的要求。最终或造成能耗增加，或影响人员
的舒适性。
（3）室内空气品质问题
冷凝除湿表面冷却器的潮湿表面会成为成为霉菌、军团菌等
危害人体健康的微生物繁殖的场所，会滋生各种病菌，危害人体
健康，引发各种“空调病”。同时过滤器积聚的大量灰尘也会成
为送风的二次污染源。
2、温湿度独立调节空调系统的选择
温湿度独立调节空调技术的核心是把温度和湿度两个参数的
控制由原来常规空调系统的一个处理手段改为由两个处理手段，
即通过新风除湿来控制室内湿度，高温冷水（16~18℃）降温控
制室内温度。该方法能显著提高了室内温湿度的控制精度，使空
调系统的综合能效比得到进一步提高，达到节能、舒适，提高空
气洁净度的目的。
二、干湿分离空调方式与设备的确定
1、调湿型新风机组的确定
目前，常用的新风除湿方式主要有三种形式：冷凝除湿、固
体吸附除湿（转轮除湿）、液体吸湿除湿（溶液除湿），新风在
h-d图上处理过程如图1所示，各种新风处理方式的比较见表1。
由图1和表1可知，在这三种方法中，溶液除湿具有很大的优
势。同时根据有关产品的资料，热泵式溶液调湿新风机组在江南
潮湿地区的除湿能力可以达到16.6g/kg，机组COP达5.0以上，完
全能满足夏热冬冷地区的新风处理的需求。
2、调温空调显热处理末端设备形式的确定
目前常用的空调显热处理末端装置主要有四种形式：辐射墙
（顶）、辐射吊顶、埋管式辐射地板、干式风机盘管。表2是这四
类末端设备的应用特征。
由表2可知，干式风机盘管是一种制冷量范围较大、基本可
满足常规建筑需求、运行和控制系统简单、技术可靠、价格相
对便宜的显热空调末端装置。当然干式风机盘管的供冷负荷密
度较大的原因是有风机辅助换热，因此需要耗费电力，好在直
流变速电机机技术已经成熟，其耗电功率已降到常规风机盘管
的一半以下。
3、高温冷水源的确定
对于中小型建筑，为了减少设备投资，简化系统，用于温湿
度独立调节空调系统的能源也不希望由另外设置的燃气锅炉或电
加热装置等来提供。从热源和热汇的角度考虑，可用于制取高温
冷水及热水的设备主要有两种：水源机组和空气源机组，见图2。
由图可知，冷却塔冬季通常不具备供热条件；绝大多数夏热冬冷
地区不允许抽取地下水；同时，除较大的江河外，地表水一般来
说流速都很小，水深也只有3～4 m，蓄热和散热能力有限，很难
利用。因此，适合提供高温冷水同时可兼作空调热源的只有地埋
管地源热泵机组和空气源热泵机组。
显然，地埋管地源热泵机组的效率比空气源热泵高得多，它
是一种高效、节能、可减少碳排放的设备，可采用与热泵型溶液
调湿新风机组联合运行的方法用于江南地区。
采用螺杆式地源热泵机组为空调系统提供高温冷水（16
℃），与常规的7 ℃冷水相比水温提高了9 ℃。冷水温度的提高
意味着蒸发温度的提高，通常蒸发温度每提高1 ℃，机组效率可
提高3%左右，因此总的机组效率可提高25%以上。
4、小结
通过以上分析可知，在夏热冬冷地区应用温湿度独立调节空
调技术，采用热泵式溶液调湿新风机组和干式风机盘管末端，在
使用安全性、节能性上都有优势。
三、干湿分离空调方式与地源热泵集成的优势
1、节能优势
（1）传统空调系统冷热源
传统空调系统的冷热源有两种：空气源热泵机组和水冷冷水
机组加燃气热水锅炉。显然后者效率高于前者，这里采用后者作
为对照对象。
以一台879 kW制冷量的螺杆式制冷机（COP=4.3）为例，
并配置相应的冷却塔、水泵进行核算。计算得到夏季制冷系统的
SCOP=3.439。
冬季采用效率为90%的燃气热水锅炉和循环水泵，天然气单
价为3.2元/m3，热值为35.6 MJ/m3，电价为0.91元/（kW·h），计
算得到热价为0.370元/(kW·h)。
（2）干湿分离空调方式与地源热泵集成的冷热源
新风处理采用一体式热泵型溶液调湿热回收新风处理机组。
该机组技术鉴定证书中标明，夏季制冷工况时其COP(相当于系统
SCOP)不小于5；冬季运行COP约为7.0，换算得出热价为0.13元/
（kW·h）。
地埋管地源热泵夏季供高温冷水（14 ℃/19 ℃），冬季供
空调热水（45 ℃/40 ℃）。夏季地埋管的进出水温度为30 ℃/35
℃，高温冷水的进出水温度为19 ℃/14 ℃时，根据机组技术资
料，机组COP为5.99左右。考虑冷水、冷却水循环水泵的能耗后
制冷系统的SCOP=4.283。
地埋管的出水温度研究表明，冬季供暖季时机组出水温度最
低约为10.5 ℃，最高在22 ℃左右。因此可以认为，冬季平均供
水温度在15 ℃以上。根据机组技术资料，热水出水温度为45 ℃
时的平均性能系数可以达到5.30。考虑热水、地源水循环水泵的
能耗后制冷系统的SCOP=4.31。可以计算得出热单价为0.211元/
(kW·h)。
由此得到对比结果，见表3。虽然实际运行过程中显热冷负荷
不可能全部由地源热泵机组承担，但由表3也可看出，溶液除湿+
地源热泵冷热源的节能率达25%以上。
注：计算办公楼室内夏季显热负荷权重为0.57，新风负
荷权重为0.43；冬季室内显热负荷权重为0.43，新风负荷权
重为0.57。
2、节地优势
从前面二、3节分析可知，采用地源热泵必须有一定面积的土
地用于埋设换热管道。而夏热冬冷地区大都为我国较富饶地区，
土地利用率高，很多项目往往因为没有合适的埋管区域而放弃采
用地源热泵。采用干湿分离空调方式时，地源热泵只需要承担室
内显热负荷，必定会减少用于埋管的土地面积。为了了解能减少
的程度，这里以办公建筑为例进行计算。
目前夏热冬冷地区的常规做法往往是依据建筑物冬季全部的
计算热负荷和当地的埋管热效应试验数据来确定埋管数量，夏季
冷量不足部分由水冷冷水机组提供。而采用热泵型溶液调湿新风
机组与地埋管地源热泵相结合的空调冷热源方式时，是依据建筑
物冬季室内显热计算热负荷和当地的埋管热效应试验数据来确定
埋管数量。
计算中应先按热负荷的要求确定机组规格，然后按该机组夏
季工况条件确定冷凝器的散热量，按此散热量确定埋管数量。这
里要说明的是，如果直接按冬季取热量确定埋管数量，则会比夏
季少很多，只能满足夏季需求量的70%～90%，机组在夏季就不
能正常运行。计算过程见表4。
可以看出，在办公建筑中，采用一体式热泵型溶液调湿热回
收型新风机组结合地埋管地源热泵的温湿度独立控制空调系统，
地埋管用地面积只有传统地埋管地源热泵+水冷冷水机组的空调系
统的一半左右。因此，在用地面积十分紧张的夏热冬冷地区更应
推广这一技术，其节地意义重大。‘
四、应用实例
1、空调系统简介
上海虹桥产业楼由1号楼和2号楼组成，地下1层、地上6层，
建筑高度24m。该项目主要功能为地上部分的办公，总建筑面积
达2.5万m²，地上建筑面积为17727m²。其中2号楼立面图见图3。
经计算，地上办公区域的夏季总冷负荷（含新风）为1 753.1
kW，其中室内显热负荷为1 003.3 kW；冬季总热负荷为989.3
kW，其中室内热负荷为423.7 kW。冷热源采用热泵式溶液调湿新
风机组+地埋管地源热泵+水冷冷水机组。热泵机组按冬季负荷配
置，水冷机组按补足夏季冷负荷要求配置。采用冷却塔+水冷冷水
机组来保证土壤热平衡。主机主要参数见表5。
新风系统采用了12台热泵式溶液调湿新风机组，每层1台。
机组要求承担新风负荷和室内湿负荷，新风处理到室内状态点的
等温线上。
空调水管路为两管制、闭式循环二级泵系统，一、二级循环
水泵均采用变流量运行；其中二级循环水系统同时还有混水控温
作用，保证空调末端设备夏季供回水温度为16 ℃/19 ℃、冬季供
回水温度为30 ℃/27 ℃。水系统原理见图4。
2、节能评价
采用DeST软件计算得到建筑全年冷热负荷，采用TRNSYS
软件对空调系统部件的控制过程进行仿真，基于计算和仿真结果
得到全年逐时空调能耗。同时依据同样的建筑条件，对采用空气
源热泵机组作为空调系统冷热源的方案的能耗也进行了计算，计
算能耗对照结果见表6。
由此可见，热泵式溶液除湿新风机组、干式空调末端与地
源热泵冷热源集成的空调系统节能效果非常明显，计算节能率达
68%。
由于该工程因用户迟迟未能入住，还未能拿到用户的使用
实测数据；该工程安装了自动监控智能系统，对冷热源系统与空
调设备都进行了实时监控、记录，并具有分析功能。经调试和运
行数据表明，冬、夏季室内温湿度调控能力都能达到设计要求。
2012年4月通过了“十一五”国家科技支撑计划“可再生能源与
建筑集成技术应用示范工程”的验收。
五、结语
在夏热冬冷地区的公共建筑中，采用一体式热泵型溶液调湿
热回收型新风机组、干式风机盘管结合地埋管地源热泵技术，节
能及节地效果明显，在夏热冬冷地区应用意义较大。
公共建筑中采用温湿度独立调节空调系统时，宜优先选用
热泵型溶液调湿热回收型新风机组作为处理新风负荷和湿负荷
的手段。
在江南潮湿地区采用温湿度独立调节空调系统时，宜选用干
式风机盘管作为显热处理末端设备。显热末端空调设备的高温冷
源（兼热源）宜采用地埋管地源热泵机组。
这次笔者所在单位对温湿度独立控制加地源热泵空调系统
的实践，投资相对较大，回收期较长。原因是溶液调湿新风机组
价格较常规设备高，尤其是采用地埋管地源热泵系统后，地埋管
的投资比重很大。随着技术的成熟与应用工程项目的增多，造价
一定会不断降低。从设计角度讲，还需要不断总结经验，降低投
资，以取得更好的经济与社会效益。
