以空调节能带动中国城市住宅综合资源循环经济
——志高REEPT®生态环保节能空调系统技术
作者：广东志高空调有限公司 商用空调事业部 潘亚平 蔡冰 刘晓勍
0 前言
目前我国年总能源消耗的30%是住宅生活消耗，在住宅生活能源消耗中又有30%是为空调供冷供暖消耗，目前全国有2000多万千瓦的电力设备和电网专为空调服务。而家用空调由于具有使用时间集中，季节性负荷大的特点，加重了峰谷电量差距的矛盾，造成电力设施的资源浪费，前述全国专为空调服务的2000多万千瓦的电力设备和电网，其利用率只有10%左右。
以空调本身而言，目前住宅建筑领域大量使用的风冷分体空调，存在能效比低、占用有效空间、破坏建筑外观等缺陷；而区域集中供冷系统DHC虽然机组能效比高，但在住宅分散性使用的具体环境下，又存在初始投入高、部分负荷运行能力差、系统空耗浪费大等缺点。
与此同时，水资源是人类和生物赖依生存、任何资源不可取代的自然资源。根据我国的水资源现状,我们的水资源并不丰富,现在已经呈现出地区性的资源紧缺势态,加之水环境污染严重,更加剧了这种势态的发展。为解决水资源的社会再生问题，在城市环境中更多的采用中水势在必行。

在城市住宅建筑环境下，仅依靠传统空调、建筑领域分离的单项节能技术，难以完整、系统的综合性解决节能减排问题。因此，如何将节水与节能的需求统一起来，通过合理的资源共享、循环互补来达到整体循环经济的实用性运行，并在系统运作与建设方面形成完整的运作模式，是我们解决住宅循环经济实用产业化与可持续发展课题的主要研究思路。

志高空调作为一个产品制造商，建筑节能与循环经济看似与其没有直接关系，但志高空调本着对社会负责的制造商的定位出发，从中国城市住宅空调革命着眼，将科技、节能、环保空调技术的实用与推广为己任，思考城市住宅环境内的节能减排解决方法，以及循环经济与中央空调在住宅环境的全新应用与服务模式。志高空调通过与深圳莱瑞环境科技有限公司的共同科研攻关，针对传统分体空调和中央空调在城市集群建筑中存在的系统能效低、部分负荷性能低下导致的能耗过高问题，开发一种基于循环经济与资源综合利用理念的新型住宅环保节能中央空调模式——REEPT®生态环保节能空调系统。

REEPT®系统技术作为一个综合节能环保系统集成，可以在城市集群建筑（住宅小区、商业区等）中满足综合节能、节水50%以上的标准，不增加建筑综合成本的情况下，提高空调能效比。是中国住宅小区循环经济的最佳体现，住宅中央空调的革命性全新应用模式，“节能，节水，空调看不见”。

REEPT®系统技术基本理念，是根据自然环境，运用生态、建筑学的基本原理及现代科学手段，合适安排并组织住宅建筑与其它相关因素之间的关系，追求最小的生态冲突和最佳的资源利用，满足节地、节水、节能，改善生态环境，减少环境污染，延长建筑寿命等，使住宅和环境成为一个有机的结合体，由被动节能（政策强制标准推行）向主动节能（效益型市场化运作推行）转变。

1 研发单位介绍
1．1 志高简介
志高中央空调依托包括中国科学院、清华、北大、复旦等权威科研机构和著名高等学府在内的50名博士导师组成的顾问团以及300名科研人员的力量，拥有超亿元巨额投资的基础设备，年生产能力达60万套。

1.2 莱瑞简介
深圳莱瑞环境科技有限公司，是留学生创业企业，是中国最早进入家用中央空调行业的企业之一，自1996年起既开始针对中国特有的城市住宅环境下所适用的节能空调方面的全面研究。在得到中国建筑研究院空调研究所、中国暖通协会、深圳市科技局、深圳市国土局、深圳建筑研究院、清华大学等单位的支持下，发明城市住宅、商业区集群建筑综合节能环保解决方案——城市住宅区可持续发展资源使用系统REEPT®住宅生态环保节能中央系统（Residence Ecosystem Environmental protection Technology专利技术）。

自2004年起，志高与莱瑞合作进行REEPT®系统的技术完善研究，包括中水自然蒸发冷却散热方式的效率试验，数码涡旋多联空调的设计、样机试制、试运行，能效比测算，系统中试与模型运作试验。

              REEPT®系统模型                志高 REEPT®系统工况检测实验室

2  REEPT®系统介绍
系统主要由以下子系统组成：
（1）志高再生水（中水）循环水源热泵涡旋多联空调机——采用数码涡旋、并联回油、微量控制等多种节能手段，能效比高，可达到4.5~5.5以上，使用户可节省大量的空调用电费用。
（2）小区中水处理系统——使用生活污水处理后的中水作为空调冷却散热介质。

（3）景观水景自然冷却系统（含输送管路等相关系统）——作为空调水冷却系统。1g水蒸发时吸收的热量为0.6千卡，是同等质量水通过传导和对流降低相同温度放出热量的5倍。提高了空调能效比。
园林自然冷却系统主要冷却过程是由各种形态的水流水景构成的，利用各种特殊装置可以形成不同的水流形态。基本的水流形态有：

水景可采用多种形式，以加大水-空气接触面积，提高单位占地面积内的散热效率，并为建筑带来良好的美观效果。

实例：深圳波托菲诺·天鹅堡使用原林自然冷却系统为空调散热。

◎选用独特的换热器件、高效数码涡旋压缩机，机组能效比和性能系数比国家标准高出18~20%，在同行内处于领先水平。
数码涡旋压缩机利用“轴向柔性”技术，“轴向柔性”允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离，确保涡旋盘始终以最佳的力进行工作。使得两个涡旋盘在任何运行环境下紧密结合在一起，保证涡旋压缩机有很高的能效比。

数码涡旋压缩机的性能经过JIS和ARI的标准的评价，证明具有非常出色的SEER。大范围的容量调节可以提高压缩机的季节能效比。
大多数现行技术选用热气旁通和液体旁通装置。因压缩机不能达到极低的容量。所以需要这些旁通管保护装置。数码涡旋系统能使容量低至10％，所以无需这些旁通管，因而节省了开支并使系统简化。

◎ 结合数码涡旋压缩变容量能量调节与冷却水变流量控制，减少不必要的能源浪费，将系统综合能耗降到最低。
◎所有室内机均配置一个高精度控制的电子膨胀阀，通过对室内温度、室内盘管温度的监测，实时将信号传递至电子膨胀阀，并根据此信号精确调节开度，实现系统内冷媒流量大小的精确控制，满足室内负荷变化要求。

◎数码涡旋是唯一不需要油分离器或回油循环的系统。简化系统及设备安装施工，提高运行可靠性能。
◎考虑住宅建筑环境的需求，将末端规格系列化，最小可有0.5匹的室内机末端，更加满足不同住宅建筑房间规格的需求，通过微量调节适配，使空调在设计阶段就避免超配浪费。
◎控制功能完善，具备集中控制、远程检测、各末端独立计费等特殊功能，能简单、快捷地满足目前烦琐住宅、办公等物业管理需求。
与传统制冷形式的比较
空调系统根据制冷机形式分为集中式和分散式，集中式以大型螺杆机组、离心机组、多联机等为代表；分散式以分体空调、单元空调为代表。在目前中国城市集群建筑环境中，两者分别具备各自的优缺点，但都不能达到完全的避免浪费和良好的节能降耗：

 

2.3  REEPT®系统工作原理
在城市区域建筑群中，采用革命性思维，将生活污水处理为中水后用于空调系统冷却循环使用。主要设备组成部分包括各户中水循环水源空调机组、中水处理系统、专利型空调园林自然冷却系统以及相关输送管路。每户空调采用根据各房间的面积大小和冷负荷需求确定的再生水循环水源（热泵）空调机组作为独立冷源。冷却水系统采用生活污水处理后的再生水，通过住宅小区集中自然冷却系统进行冷却，冷却水多次循环后用于冲厕、绿化、清洁、卫生等。

2.4  REEPT®系统特点
在住宅小区环境中，各独立用户空调使用时间具有不统一性，表现在系统总负荷曲线上为平滑曲线，传统中央空调只能在有限的阶梯状（0%—25%—75%—100%）范围进行能量调节，实际制冷浪费情况严重。REEPT®系统各单独机组独立运行，总负荷曲线贴近实际负荷需求，避免无谓的能源浪费。

——将再生水循环使用、高效节能空调、自然水冷散热、园林景观水景等全方位节能节水技术，有机的结合在一起；
——将生活污水处理为中水后用于空调冷却，为以往无效益排放的中水创造了“商品”价值，提升了水资源的回用品质和效益，提高了水资源的循环使用次数和利用效率；
——实现了以区域建筑为单位的污水就地处理、就地回用，实现“污水零排放”，减少市政供水量与相应设施投入，节水50%以上；
——高效节能空调系统，采用数码涡旋压缩机、变频控制、微量能量调节、高效换热器等节能技术，改变传统中央空调集中主机形式为分散形式，在提高机组系统能效比的同时，消除传统中央空调的系统空耗和能耗浪费。

——REEPT®系统在带来以上经济效益的同时，有效的利用现有建筑资源，不额外增加建筑综合成本，相对于传统中央空调系统，在设计得当的情况下，设备投资可能更低。
——REEPT®系统在运用中具备相当高的灵活性，可单独运行、独立计费。系统采用变频水泵；在过渡季节可形成水环系统，进一步降低系统总能耗；分散式主机形式使中央控制的节点和设备减少到最低，系统维护所需的人员和费用大幅度减少。运行中可依靠空调冷却水系统运行的适当收费来维护中水系统的运行，在系统综合节能的同时，实现长期运行中盈利，通过经济效益推动循环经济。

3 项目实例与节能效果分析
3.1 演示模板项目基本情况
以广东某城市生态住宅小区项目为例，占地面积约为500亩，建筑面积约为30万平方米。建筑以住宅建筑为主，含部分商业建筑，商业建筑约占15%，住宅约占85%。容积率约为2.5~3.0，本项目位于南方地区，夏季制冷季节较长，冬季较短，且最低气温不低于0℃，系统设计中主要考虑制冷运行工况和春秋交替季节。
3.2 系统工作流程
生活污水处理为中水[小区集中中水处理设施]——>后处理，达到空调系统使用的水质标准[地下的蓄冷调节池]——>进入空调主机，带走室内热量——>通过园林自然冷却系统（喷泉、阶梯瀑布等），以蒸发形式将热量散发——>返回蓄冷调节池进行后处理，循环使用

3.2 系统经济效益估算
REEPT®系统经济效益包含两个部分：

3.2.1  用户节电与节水经济效益的估算
1) 节电费用

2) 节水费用

3.2.2  公用节能节水经济效益的估算
1）绿化、清洁用水

2)公用节能效益
水景观运行电费：由于REEPT方案中水景兼作空调自然冷却，其驱动水泵耗电已计入空调运行费用中，即相当于节省了此部分能耗，同时由于自然冷却系统（兼水景）可利用建筑高差的势能驱动，仅需少量辅助动力驱动。

  
3.2.3  减少公用建设投资效益
1）减少建筑综合投资约900~1500万元
2）通过分质水供应，减少项目总日用市政供水消耗约60%，并相应减少了污水排水排水量和相应设施。

3）减少电力设备

 

合计：

 
4  总结
如设定全国共有1亿平方米的住宅小区采用REEPT®系统，则可实现如下节能节水经济效益：

除上述直接经济效益外，城市集群建筑（住宅小区、商业综合性建筑等）在采用REEPT系统后，还可带来以下社会效益。
1）真正意义的环保节能
——提高整体能源与资源利用效率，减少能效消耗和温室气体排放，实现住宅建筑整体节能50%以上的标准。有效地缓解目前日益迫切的水资源缺乏的危机，实现可以实现1吨水循环12次的高价值回用，节水60~80%，人均年节水量25~30m3。
2）污水零排放
——实现了城市居民生活污水的就地处理回用，减少新的污染来源，实现资源循环利用，可持续发展。

住宅居民日消耗水量中，用于饮用的水只占20%，其余80%用于清洁、卫生、浇花等用途的水均可以使用再生水（回用中水），因此如果将这部分用途的用水以处理后回用的再生水取代自来水，即相当于节约60~80%的水资源消耗。

同时，由于以小区为单位实现了生活污水的就地处理回用，减少中水和污水输送管理的建设投资，实现就地循环利用，消除了以往中水处理无法回用的应用瓶颈。

3）提高室内外环境质量
——采用自然冷却系统进行散热，与园林水景合二为一，在空调散热工作的同时，为建筑环境带来水景的美化。喷泉水景带来视觉享受的同时，可为周边环境除尘降噪，提升了建筑整体的空气环境品质。

——分散式主机体积小、重量轻、噪音低，可暗藏于吊顶、暗柜、管道井等任何空间，无需中央机房，最大限度减少设备占用的有效空间的地面，做到“空调看不见”。避免传统空调外墙挂满室外机所造成的“热井效应”等不利影响。
4）带动社会产业链条
——REEPT系统为开放式框架标准，能根据最新技术水平，将各种建筑、住宅、家电节能、节水与环保技术或产品整合进入，使全系统的资源利用效率达到最高，并给以各个节能环保子系统提供一个良好的资源共享的平台。为空调厂商提供平台，整合现有资源，不需要重复投资建厂，只需要利用现有的空调等生产设施，可以带动相关产业群，创造了一个全新的市场化、盈利性环保推广模式。实现产业联合，强强联手，构造由节能建筑及空调自设计、施工、销售、售后的全新空调市场模式。
5）以新销售模式推动住宅产业化
——突破了城市住宅生活污水高价值回用的瓶颈，是循环经济的最佳表现，是以现有的完全实用技术与产品有机结合的系统集成，符合建设部“节水”、“节电”、“治污”、“节地”的八字方针；改变由政策法规强制推动环保的现状，完全由市场模式运作，依据市场经济规律，以经济效益推动环保节能。
——REEPT®系统不仅仅是一项系统整合技术，更重要的是一种全新的家用空调销售商业模式，可行的盈利型环保产业模式。

〖全方位共赢模式〗