供热空调新技术

1.1 燃气空调的种类

所谓“燃气空调”即直接用燃气驱动的空调。燃气包括天然气、液化天然气、煤气、液化石油气等。电力驱动的空调需燃料在发电厂发电后通过电网将电输送到用户来运行电动空调。而燃气空调直接将燃气输送至空调机让空调机运行。燃气空调有以下几种方式：

燃气蒸汽锅炉+蒸汽吸收式制冷机

燃气蒸汽锅炉+蒸汽透平驱动离心式制冷机 燃气发动机驱动热泵

直燃型溴化锂吸收式冷热水机组

直燃型小型氨-水工质对吸收式冷水机组 燃气吸收式热泵

燃气辅助电力驱动空调 热电冷联产 1.2 日本的燃气能源政策及燃气空调发展动态

从1987年以来，日本的燃气空调每年均呈较快的速度发展。目前，日本燃气空调开发现状：

(1) 型式多样,有家用燃气空调机组，一拖二、一拖多的机组,适合各种冷量的集中式空调使用的机组等可供选用。

(2) 燃气供应的可靠性好，发生事故,燃气公司能迅速恢复供气。

(3) 燃气空调的使用可靠性好，无论是启动还是运行与电动空调一样好。 (4) 燃气空调的运行操作与维护管理简单，不比电动空调复杂，可实现远程控制和现场无人运转管理等。

(5) 燃气空调的噪音已达到非常低的程度。

(6) 燃气吸收式制冷机由于使用的工质对是溴化锂水溶液和氨水溶液，这些工质均对大气臭氧层没有影响。

日本政府于1997年制定了新能源法《促进新能源利用等措施法》,促进新能源的开发利用，推广使用节能技术，提高能源利用效率，减少温室气体的排放。

(1) 新能源法与燃气利用有关的内容

对于使用燃气的设备能从政府得到较多的补助与优惠，这大大刺激和鼓励客户使用燃气型空调设备。

(2) 先进能源合理化设备示范事业

为了更好地推广节能技术，加强能源的管理和有效利用，日本政府拨资建立能源开发与节能的示范项目，而且资助的力度非常大。

(3) 优惠税制

燃气机及燃气轮机驱动的空调设备及热电联产等相关的设备及工程能从政府获得较优惠的税制优惠，这对推广燃气空调的使用起着非常积极的作用。

(4) 低利率融资

日本开发银行对发电及废热利用型的项目给予利率为1.8%的融资,融资限度为50%，融资年限为10年。日本中小企业金融公库给予中小企业(资本金在1亿日元以下或从业人员在300人以下的企业)投资燃气项目，给予利率为1.8%的融资,融资限度为2.7亿日元，融资期限15年以内。

(5) 建筑物补助金制度

对于10000m2以下的建筑使用吸收式机组或燃气热泵(GHP)机组，国家给予一定的补助金。日本政府从立法、政府补助、建立示范工程、低利率融资及给予建筑补助金等角度来促进能源开发及节能事业的发展，同时也带动和促进了燃气空调的开发、推广和使用。 1.3 燃气空调在我国西部地区的应用

我国已将快速发展天然气事业作为一项非常重要的国策，同样对燃气空调的认识也有了突破性的进展。在我国燃气空调步入推广时期的时候，在我国的西部的应用也被逐渐重视起来。

现在在我国西部的燃气空调几种主要应用方式如下：

(1) 锅炉+蒸汽吸收式制冷机。燃气锅炉产生的蒸汽驱动吸收式制冷机来达到制冷目的。同时，蒸汽也可以用来采暖及提供日常生活用水。它是一种最普通的方式，可用于大型建筑物或中小型区域制冷供热工程，而且对于直接提供蒸汽或热水供应的旅馆建筑也较适用。在发达国家日本，70年代建设的大楼和区域供热供冷工程也均采用这种方式。

(2) 燃气蒸汽锅炉+蒸汽透平驱动离心式制冷机。这种方式是由燃气锅炉产生高温高压的蒸汽，经减温减压后用蒸汽进行采暖，制冷则用蒸汽透平驱动离心制冷机。在这种方式中，由于离心制冷机的容量较大，故本系统可用于大型区域供热供冷。而对于要求热水供应和直接提供蒸汽的旅馆建筑也同样适用。

(3) 燃气直燃型吸收式冷水机。这种方式最大的优点就是燃气直接在高压发生器内部的燃烧器中燃烧，省去了锅炉房，节省了占地面积。另外，它的高压发生器内压力低于大气压，故运行安全可靠。燃气直燃型吸收式冷热水机可以安装在地下室也可以安装在建筑物外面，不占用建筑空间，而且它的运转部件少，噪声值很低，运行安静。一般建筑物的冷暖气均可采用，大型建筑物和中小型区域供热供冷均可使用。

(4) 燃气轮机发电+蒸汽吸收式制冷机。这种方式是以燃气燃烧带动燃气轮机发电，其中燃气轮机排出的热量经废热锅炉产生蒸汽带动吸收式制冷机达到制冷目的。这种方式有较高的运行效率，适用于需要蒸汽的大型供热供冷工程。这种方式也称为“合产系统”，即指利用一种能源能有效的产生并供给电和热两种二次能的系统。这种方式较适合于医院、旅馆和智能化办公大楼等全年昼夜都有冷热供给的场合，也可用于夏季电力高峰时达到削峰的目的。

(5) 燃气机直接驱动制冷机及热泵。这种方式最大的优点是当建筑区电力不足以提供新增的电力负荷时，可以用燃气机来直接驱动螺杆式压缩机、往复式压缩机或离心式制冷机来达到制冷的目的。同时，燃气机所排出的废热也可以被充分利用，该废热可以用来驱动热泵。

2. 变风量空调系统

2.1 低温送风变风量空调系统

所谓低温送风，即空调系统的送风温度为4~10℃，比常规空调系统13~15℃的送风温度低，因而称为低温送风。低温送风系统不仅能降低机械系统的造价和运行费用，同时又能提高空气品质。随着冰蓄冷技术的发展，由于可从蓄冰装置方便地得到1~4℃的冷水介质，所以就能容易达到4~10℃的送风温度。因此把冰蓄冷和低温送风技术相结合，充分利用低温冷介质，便可弥补因设置蓄冰装置而增加的初投资，进而提高整个空调系统的COP值，同时获得更加良好的室内空气品质，这是一种很有前途的空调方式。

(1) 系统冰蓄冷冷源设计。大楼冷源为冰蓄冷系统，采用主机上游串联、分量蓄冷模式。系统配置两台双工况主机，采用不完全冻结式导热塑料蓄冰盘管，设计有5种运行模式以满足不同的运行需求：主机制冰模式，该模式下主机在夜间低谷电期间运行制冰工况制冰；主机制冰兼供冷模式，该模式下主机在夜间低谷电期间运行制冰工况制冰，同时通过阀门调节实现供冷，满足夜间办公加班的供冷需求；主机与融冰联合供冷模式，同时为末端提供冷源；融冰单供冷模式，利用蓄冰装置单独提供冷源以节约运行费用；主机单供冷模式，利用主机单独为末端提供冷源。

(2) 变风量末端装置选型。常用的变风量末端有3种：单风道型、串联型风机动力箱和并联型风机动力箱。单风道型变风量末端无动力设备，系统运行时，由空调机组送出的一次风，经单风道型变风量末端内置的风阀调节后送入空调区域。考虑到在办公场所应用，设计吊顶高度不高，同时为简化系统，采用了无再热器的冷热型单风道变风量末端。采用该形式，单风道末端是依靠系统送来的冷风或热风实现供冷或供热，供冷工况时，送风量随室温增加（冷负荷增加）而增加，供热工况则送风量随室温降低（热负荷增加）而增加。 2.1 变风量地板送风系统

地板送风系统是利用结构楼板与架空地板之间的敞开空间(地板静压箱) ,将处理后的空气送到房间使用区域内(高度达1. 8 m) 的一种送风系统,送风口位于地板上。该系统具有灵活性强、改善了热舒适性和室内空气质量、节能、节约建筑层高和清洗方便等优点。因此特别适用于现代化的办公楼、图书馆、博物馆等公共建筑。目前在上海应用的工程以办公建筑为主。

地板送风末端可分为主动式和被动式两类。主动式是指在末端中带有风机作为局部区域空气流动的动力源,适用于有压或零压的静压箱;被动式是指末端本身没有动力,送风依靠静压箱中的压力,适用于有压的静压箱。各种类型末端装置的特点如下：主动型：(1) 一次风阀阀位反馈的风机动力型地板送风装的特点： 1) 一次风阀受室内温度控制，为双位调节；

2) 阀位信号可反馈至控制器,以控制空调箱风机电动机变频； 3) 封闭的交流电动机+离心式风机； 4) 不锈钢电加热器；

5) 送风量受静压箱内的静压变化影响；

6) 整个系统相当于二次回风系统。一次风的送风温度可低至14 ℃，因此可

减小一次风的送风量和送风管的尺寸。  

(2) 自带流量传感器和DDC控制器的风机动力型地板送风装置的特点： 1) 一次风阀受流量传感器的控制调节；

2) 压差传感器测出风量以控制空调箱风机电动机变频；

3) 外置交流电动机+离心式风机； 4) 电加热器或热水加热器；

5) 送风量不受静压箱内的静压变化影响； 6) 整个系统相当于二次回风的变风量系统。一次风的送风温度可低至14 ℃，

因此可减小一次风的送风量和送风管的尺寸。

(3) 无一次风阀阀位反馈和流量传感器、DDC控制器的风机动力型地板送风装置的特点：

1) 一次风阀受室内温度控制可五挡调节； 2) 直流电动机+离心式风机； 3) 电2PTC 陶瓷发热装置；

4) 送风量受静压箱内的静压变化影响；

5) 整个系统相当于二次回风系统。一次风的送风温度可低至14 ℃，因此可

减小一次风的送风量和送风管的尺寸。

被动型：(1) 带电动调节阀的旋流地板散流器的特点：

1) 变风量调节风阀受室内温度控制调节，并在可调整到的最小风量下停止； 2) 送风量受静压箱内的静压变化影响；

3) 送风口被设计成一个能够形成高速螺旋状“旋流”空气散流出口； 4) 设有集尘篮，能收集由散流器表面掉入的任何灰尘和脏物，且可以取出

清洁；

5) 整个系统相当于一次回风系统。最低的送风温度应为16 ～ 18℃。 (2) 带手动调节阀的旋流地的特点：

1) 随意手动调节风量而无需移动散流器的核心，可以直观地看到开/ 关方向指示，并在可调整到的最小风量下停止；

2) 送风量受静压箱内的静压变化影响；

3) 送风口被设计成一个能够形成高速螺旋状“旋流”空气散流出口； 4) 设有集尘篮，能收集由散流器表面掉入的任何灰尘和脏物，且可以取出

清洁；

5) 整个系统相当于一次回风系统。最低的送风温度应为16 ～ 18℃。

3 小结

燃气空调的特点和形式,以及国外燃气空调发展的成功经验表明,燃气空调是洁净空调发展的方向。燃气空调的发展可以综合利用能源,有效地缓解天然气调峰问题,同时也可起到电力负荷调峰作用,天然气作为能源又可减少污染物的排放,减轻环境污染的压力。

鉴于研发中心空调系统的特殊要求，选用变风量低温送风空调系统和地板送风形式，这既能够保证工作区域的舒适度，又可以适当提高非工作区域的温度，从而达到节能的目的。