傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)一般通過人工冷源-制冷機(jī)組產(chǎn)生7~12℃冷水，通入空氣處理機(jī)組中，進(jìn)而產(chǎn)
生低溫干燥的送風(fēng)送入房間，統(tǒng)一控制房間的溫、濕度。在這種方式下，本來可用高溫冷水（16~18
℃）處理的50%以上的顯熱負(fù)荷也須用低溫冷水帶走，冷機(jī)COP 低，耗電量大。同時由于在冷
凝除濕方式下，送風(fēng)接近飽和線，使得空氣處理的熱濕比變化范圍很小，無法適應(yīng)室內(nèi)任意變
化的熱濕比。溫度過低的送風(fēng)還會造成不舒適，有時還必須再熱，造成冷熱抵消-能量的浪費(fèi)。
且冷凝除濕的方式使得系統(tǒng)中存在濕表面-霉菌的滋生源，成為健康的隱患。
針對上述傳統(tǒng)空調(diào)在室內(nèi)環(huán)境控制、節(jié)能、健康等方面遇到的挑戰(zhàn)，江億教授[1]提出了溫、
濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)：將干燥的新風(fēng)送入房間控制濕度，而由高溫冷源產(chǎn)生16~18℃冷水
送入室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管、輻射板等顯熱去除末端，帶走房間顯熱，控制房間溫度。從而實(shí)現(xiàn)房間
溫、濕度的獨(dú)立、靈活調(diào)節(jié)，營造節(jié)能、健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。溫、濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系
統(tǒng)革新了傳統(tǒng)空調(diào)的環(huán)境控制理念，并使得我們有可能利用自然界的低品位能源（比如地下水，
冷卻水，室外干空氣等）來實(shí)現(xiàn)房間的空調(diào)，從而從源的選擇到末端的設(shè)計(jì)以及控制方案，發(fā)
展出一系列適用于不同地域，不同氣候特點(diǎn)的新型空調(diào)方式。
首先，干燥新風(fēng)的獲取。我國幅員遼闊，距海遠(yuǎn)近差距較大，跨緯度較廣，受季風(fēng)活動影
響的差別大，使得中國東、西部的干、濕狀況差異很大。圖1 列出中國東、西部主要城市夏季
最濕月室外平均含濕量[2]，可以得到，新疆、西藏、青海、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙的最濕月平均含
濕量為10.6g/kg。而東南部比如北京、山東、上海、浙江、廣東、廣西等省市的最濕月平均含
濕量為18~20g/kg.圖1 的紅線為最濕月室外平均含濕量為12g/kg 的分界線。
圖1. 中國各城市夏季最濕月室外平均含濕量[2]（紅線為12g/kg 分界線）
在分界線的上方，即中國的西北部地區(qū)，室外的新風(fēng)本來就是干燥的，可直接用來帶走房
間濕負(fù)荷。此時新風(fēng)的處理過程就是等濕降溫，實(shí)現(xiàn)此功能的間接蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機(jī)組已開發(fā)成
功，并已應(yīng)用于十多個大型公共建筑中。
而在分界線的下方，主要是中國的東南部地區(qū)，室外的空氣非常潮濕，要獲得干燥的新風(fēng)
送風(fēng)就必須對新風(fēng)進(jìn)行除濕。可用的除濕方式：傳統(tǒng)的冷凝除濕、轉(zhuǎn)輪除濕和溶液除濕。其中
冷凝除濕要求冷源溫度低，冷機(jī)COP 低，且存在潮濕表面；轉(zhuǎn)輪除濕為等焓除濕過程，被除濕
后的送風(fēng)溫度高，還需冷卻水來冷卻；且轉(zhuǎn)輪再生熱源溫度要求較高，一般>100℃；轉(zhuǎn)輪的新、
排風(fēng)間的漏風(fēng)問題目前還是較難解決的工藝問題。溶液除濕方式，可實(shí)現(xiàn)等溫的除濕過程，可
用（ 15~25℃）的冷源帶走除濕過程釋放潛熱，且再生的熱源溫度要求低，可用低品位熱能（60~70
℃）來驅(qū)動。溶液式全熱回收方式，避免了新、回風(fēng)間的交叉污染，能得到較高的熱回收效率。
目前已有多種類型的溶液除濕機(jī)組問世，其中熱泵驅(qū)動的溶液調(diào)濕機(jī)組COP 高于5.5[3]，熱驅(qū)
動的溶液除濕機(jī)組COP 高于1.3[4]，已應(yīng)用于多個實(shí)際工程中。綜合比較，溶液除濕方式逐漸
成為中國東南地區(qū)處理新風(fēng)的優(yōu)選方式。
其次，高溫冷源的獲取。應(yīng)用溫濕度獨(dú)立控制的理念，只需用16~18℃的高溫冷水帶走房
間顯熱，這就使得多種天然的免費(fèi)冷源可供利用。
在圖1 示分界線以下，中國的東南地區(qū)，長江流域以北的北京、河北、山西、陜西、河南、
山東等地，其年平均氣溫約為10~14℃。而研究表明，地下10m 以下的土壤溫度基本不隨外界
環(huán)境及季節(jié)變化而變化，且約等于當(dāng)年年平均氣溫。這樣，在長江流域以北的這些城市，夏季
就可以直接利用天然冷源-土壤源來去除室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，向土壤中排熱。冬季，開啟土壤源熱
泵，從土壤中取熱，經(jīng)過熱泵提升后供給用戶使用。應(yīng)用土壤源作為高溫冷源的關(guān)鍵是冬、夏
熱平衡，即夏天向土壤中的排熱量和冬天從土壤中取熱量平衡，保證土壤年平均溫度恒定，這
就要求建筑的冷負(fù)荷和熱負(fù)荷滿足一定的關(guān)系。具體設(shè)計(jì)時要根據(jù)建筑的地理位置，建筑的冷、
熱負(fù)荷關(guān)系合理應(yīng)用土壤源熱泵系統(tǒng)。
而在圖1 示分界線以下，長江流域以北的地區(qū)，比如浙江、安徽、廣西、廣東、福建、湖
南、湖北等地，由于土壤溫度較高，外界環(huán)境也很潮濕，只能通過電制冷的方式獲取高溫冷水。
和常規(guī)制冷機(jī)組相比，由于水溫提高到18~21℃，蒸發(fā)溫度隨之提高，冷機(jī)COP 顯著提高。目
前國內(nèi)已有廠家研制出磁懸浮壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)無油、無摩擦運(yùn)行，部分負(fù)荷時壓縮機(jī)變
頻運(yùn)行。高溫冷水機(jī)組在滿負(fù)荷時的COP 可以達(dá)到8.5，部分負(fù)荷時可以達(dá)到11.5，相對傳統(tǒng)
冷機(jī)節(jié)能30%以上。
在圖1 示分界線以上，中國的西北干燥地區(qū)，利用室外的干燥空氣作為驅(qū)動源的間接蒸發(fā)
冷水機(jī)組問世[5,6]，實(shí)測機(jī)組的出水溫度15~18℃，低于室外濕球溫度，基本處在濕球溫度和露
點(diǎn)溫度的平均值。由于此制冷機(jī)組不再使用壓縮機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)部件只有風(fēng)機(jī)和水泵，機(jī)組COP 高于10，
且室外越干，COP 越高，能達(dá)到20 或更高。由于不再使用制冷循環(huán)，機(jī)組成本降低。且不再使
用CFCs,對大氣無污染。由此，應(yīng)用間接蒸發(fā)冷水機(jī)組比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)能60%以上，成為西北干燥
地區(qū)最適宜應(yīng)用的冷源獲取方式。
綜上對溫、濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)源的獲取，在中國東南潮濕地區(qū)，采用溶液除濕機(jī)組產(chǎn)生干
燥的新風(fēng)；同時，長江流域以北的部分地區(qū)，可應(yīng)用土壤源作為夏季高溫冷源；而長江流域以
南，適宜應(yīng)用電驅(qū)動高溫冷水機(jī)組作為高溫冷源。而中國的西北干燥地區(qū)，采用間接蒸發(fā)冷水
機(jī)組制取高溫冷水，而室外新風(fēng)通過間接蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機(jī)組等濕降溫后送入室內(nèi)。
最后，末端方式的設(shè)計(jì)。對于溫、濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)顯熱去除末端，由于通入高于室內(nèi)露
點(diǎn)的高溫冷水，因此不會出現(xiàn)冷凝結(jié)露現(xiàn)象。可選用干式風(fēng)機(jī)盤管或者輻射末端。首先，對于
干式風(fēng)機(jī)盤管，不再需要凝水盤和凝水系統(tǒng)，風(fēng)盤可以選用吊裝、立裝等靈活安裝方式。同時，
由于通入冷水溫度升高，風(fēng)盤冷盤管表面和空氣之間的換熱溫差減小，需要重新設(shè)計(jì)翅片和水
路，提高風(fēng)機(jī)盤管的換熱性能。若用原濕式風(fēng)盤走干工況，不能沿用原風(fēng)盤的樣本，需要對干
工況的冷量重新校核。已有廠家研制出干式風(fēng)盤，通過翅片和水路的特殊設(shè)計(jì)，保證了風(fēng)盤在
干工況下的換熱性能。
而對于輻射末端，由于房間的余熱大部分以輻射方式而不是對流方式被帶走，減少了換熱
環(huán)節(jié)；同時沒有吹風(fēng)感，熱舒適性高；除循環(huán)水泵外，末端不再需要任何運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，節(jié)省空間，
無噪音。這些優(yōu)點(diǎn)使得輻射板受到越來越廣泛的關(guān)注。當(dāng)夏季通入18℃冷水時，輻射板（吊頂
和地板）帶走的顯熱負(fù)荷約為40~50W/m2，需根據(jù)實(shí)際需要帶走的負(fù)荷，確定鋪設(shè)的輻射板面
積。而冬季通入熱水時，熱水溫度約為35~40℃，即能滿足冬季供暖的要求。
對于溫、濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的濕度送風(fēng)末端，目前已有多種方式，包括地板送風(fēng)口、個性
化送風(fēng)口等等。怎樣設(shè)計(jì)送風(fēng)口，使得小風(fēng)量下風(fēng)口阻力小，怎樣根據(jù)人員的多少控制送風(fēng)口
的開啟等，成為目前濕度送風(fēng)末端設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
綜上所述，在中國西北干燥地區(qū)和潮濕地區(qū)，溫、濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)有不同的干燥
新風(fēng)和高溫冷源的獲取方式，從而能盡可能的利用自然界的可再生、低品位能源來解決大型公
共建筑的空調(diào)問題，節(jié)能潛力巨大，對減少我國的常規(guī)能源消耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)有著重要的意
義。且可根據(jù)室內(nèi)的濕負(fù)荷、熱負(fù)荷的變化進(jìn)行溫度、濕度的獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)熱
濕環(huán)境的精確控制，營造了更加健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。目前在中國東南潮濕地區(qū)和西北干燥
地區(qū)均已有十個以上的工程成功得應(yīng)用了溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，工程運(yùn)行效果良好，證明
了這種新的控制理念已成功的解決了傳統(tǒng)空調(diào)的問題，成為未來中央空調(diào)的新起點(diǎn)。
