技术研发背景
当前，能源紧缺已经成为严重制约我国经济社会发展的关键问题，建筑节能作为国家能源战略的一个重要组成部分，受到了越来越多的关注。目前我国城镇民用建筑运行耗电为我国总发电量的23%，建筑能耗对国民经济发展和人民的正常工作生活的影响日益突出。
我国有近5亿平方米的大型公共建筑采用中央空调。根据对北京、上海、广州和深圳近百座大型公共建筑用能情况的调查，发现它们的单位面积用电量是城市一般住宅建筑用电量的10～20倍，其中一半以上电耗用于中央空调。建筑总面积不足我国城镇民用建筑面积5%的大型公共建筑，其用电量约占我国建筑用电量的25%。而且，随着我国经济的发展和城市化进程的加快，大型公共建筑以每年3000～4000万平方米的速度飞速增长，高能耗指标的大型公共建筑占城镇建筑总面积的比例也越来越大，造成建筑用电量的增长速度高于建筑总量的增长速度。因此研究降低大型公共建筑空调系统能耗的关键技术，不仅可引领我国的公共建筑暖通空调节能设计，促进我国新型节能空调产品研发和形成相应的产品产业化，降低建筑能耗水平中起到积极的推动和促进作用；同时，将研究成果以示范工程的形式进行推广，对于建筑节能乃至整个国家的能源战略，有着非常重要的意义。
大型公建能耗特点及分析
大型公共建筑的能耗特点为：主要的能源消耗为电能；单位建筑面积能耗指标高，其中空调系统是电耗的重要组成部分；空调系统中输配系统（风机、水泵）耗电量偏高，在比重上甚至超过制冷机组。
空调的目的是为了把室内的余热、余湿排出室外，并提供满足卫生要求的新风。从这一目的出发，可以发现不同空调方式、实现同样功能的能源消耗差别很大。例如，采用不同媒介（水、风）的输送能耗差别很大。有关研究结果表明：在输送同样冷量的情况下，采用空气作为媒介的输送能耗约是水作为媒介的10倍，所需的输送管道截面积是水作为媒介的几百倍。在目前我国大型公共建筑的中央空调系统中，不少采用全空气系统的形式，所有的冷量全部用空气来传送，导致建筑的空调总体输配效率很低，有的建筑中风机能耗超过空调系统总能耗的60%。因此，不论从输送能耗，还是从建筑占用空间的角度，都应该尽可能以水作为输送冷量的媒介，尽量不使用空气作为输送媒介。
再如，湿度的处理，尤其是夏季对空气的除湿处理。在目前的大型公共建筑中，普遍采用冷却除湿方式，为了保证具有较好的除湿效果，不得不要求夏季较低的空调冷媒水进水温度（5～7℃），限制了冷水机组COP的进一步提高。在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本来可以采用高温冷源（16～18℃）带走的热量却因为与除湿一起共用5～7℃的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。在这种由一种能源“既供冷又除湿”的模式下，温、湿度控制参数必然出现“耦合”现象—满足温度时湿度不能满足，反之亦然。造成这一现象的原因是：在全年空调中，室内余热和余湿的比例并不是按照设计工况点的比例来变化的。对这种情况，一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，这就有可能造成室内相对湿度过高或过低的现象。相对湿度过高的结果是不舒适，进而通过降低室温设定值来改善热舒适，造成能耗不必要的增加（由于室内外温差加大而增加了通过围护结构的传热和处理新风的能量）；相对湿度过低也将导致由于室内外空气焓差的增加使处理室外新风的能耗增加。而且在一些情况下，经过冷却除湿后的空气虽然湿度满足要求，但由于温度过低，为了使之达到既满足温度又满足湿度的要求还需要对空气进行再热处理，这样的方法严重导致冷、热量互相抵消，造成了能源的进一步浪费与损失。例如，在美国宾夕法尼亚大学，夏季空调采用7℃冷冻水对空气进行冷却除湿、继而采用蒸汽进行再热，仅蒸汽消耗量就足够北京同样面积建筑的冬季供暖使用。另一方面，冷却除湿产生的凝水，为细菌、霉菌等污染物的繁殖提供了条件，成为影响室内空气品质的重要原因之一。
因此，要想大幅度降低大型公共建筑空调系统的能耗，就需要彻底研究空调的目标、各种空调系统的评价参数与指标体系，建立从空调冷热源到空气处理方式，再到输配环节，直至室内末端装置的整个环节的系统评价方法，寻求新的空气处理方式和输配系统节能环节，从根本上避免目前空调系统中存在的问题。
对于空调系统排余热、排余湿、提供卫生要求的新鲜空气的任务目标，研究表明：排除室内余湿所需的新风量与卫生要求的新风量是一致的。综合考虑空调系统的能量转换环节与输配环节，将空调系统的排余热任务（控制温度）与排除余湿（控制湿度）任务分开处理，可以避免目前空调系统中采用同一低温冷源同时处理热湿负荷造成的能量浪费，能够显著提高能源利用效率。新风机组处理出的干燥的新风承担建筑的潜热负荷与满足新鲜空气的要求，高温冷源制备出的冷水用于承担建筑的显热负荷，即全新的温湿度独立控制空调方式。此空调方式，一方面避免了采用冷却除湿时为了调节相对湿度进行再热导致的冷热抵消，还可用高温冷源吸收显热，使冷源效率大幅度提高。此外，输送风量仅为满足建筑新鲜空气与室内空气品质要求的新风量，远小于全空气系统的风量要求，使得输配系统的能耗也大幅度降低。
温湿度独立控制空调系统形式，不是对目前空调系统空气处理方式的简单改进和修改，而是整个空调系统从系统理念、系统形式到处理装置的全面革新，因此需要针对上述解决方案开发相应的设备。一是溶液调湿式新风处理设备，通过它可以使得利用新风对室内进行湿度控制；二是干式显热末端空调设备，可用的设备大致分为辐射式末端设备和干式风机盘管空调设备两大类，这两种主要设备都是满足温、湿度独立控制系统的基础设备；三是产生高温空调冷水的冷水机组（16～18℃），不但满足干式末端设备的要求，而且其COP值能得到较大幅度的提高。上述三种设备目前国内外尚无系列化和形成产业化的产品，需要尽快开发。
