目前大型公共建筑中有将近一半的能耗用于空调运行中。寻
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。
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。
