集中空调系统末端研究现状与展望

韩逸潇; 刘寿松; 王志华; 王沣浩

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250128001

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集中空调系统末端研究现状与展望

更新时间：2026-02-09

- 集中空调系统末端研究现状与展望
- Research Status and Prospects of Terminals of Central Air-Conditioning Systems
- 制冷学报 2026年页码：1-12
- 作者机构：
  
  1.西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安 710049
  2. 中国建筑科学研究院有限公司北京 100013
- 作者简介：
  
  王志华，男，教授，西安交通大学人居学院，029-88395100，E-mail：wangzh065@xjtu.edu.cn。研究方向：低碳建筑与热泵技术，制冷空调新技术。Wang Zhihua， male， associate professor， School of Energy and Power Engineering， School of Human Settlements and Civil Engineering， Xi'an Jiaotong University， 86-29-88395100， E-mail： wangzh065@xjtu.edu.cn. Research fields： low-carbon buildings and heat pump technology， new technologies in refrigeration and air-conditioning.
- 基金信息：
  
  十四五国家重点研发计划(2023YFC3806402)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250128001
  中图分类号： TU831.3;TU831.7
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20250128001
- 收稿：2025-01-28，
  
  修回：2025-04-08，
  
  录用：2025-05-27，
  
  网络首发：2026-02-09，
- 稿件说明：
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韩逸潇,刘寿松,王志华等.集中空调系统末端研究现状与展望[J].制冷学报,

Han Yixiao,Liu Shousong,Wang Zhihua,et al.Research Status and Prospects of Terminals of Central Air-Conditioning Systems[J].Journal of Refrigeration,
韩逸潇,刘寿松,王志华等.集中空调系统末端研究现状与展望[J].制冷学报, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250128001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250128001.

Han Yixiao,Liu Shousong,Wang Zhihua,et al.Research Status and Prospects of Terminals of Central Air-Conditioning Systems[J].Journal of Refrigeration, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250128001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250128001.

摘要

在全球能源危机与环境污染日益加剧的背景下，空调系统的高能耗特性及其显著的碳排放问题已成为制约可持续发展的重要因素。作为空调系统的关键组成部分，末端装置的性能优劣对提升系统整体能效具有决定性作用。本文深入探讨了集中空调系统末端技术的最新研究进展，系统性地综述了对流传热末端（风机盘管、变风量机组）及辐射传热末端等类型末端的工作原理、技术演进、数学模型构建、智能控制策略及故障诊断方法等核心内容，通过对比分析各类末端技术的性能特征与适用场景，阐述现有技术体系存在的局限性，并基于能效提升与节能减排的双重目标，提出了未来空调末端技术的发展方向与创新路径，为推进暖通空调领域的绿色转型提供了理论依据与技术支撑。

Abstract

In the context of the global energy crisis and the increasingly severe environmental pollution， the high energy consumption and significant carbon emissions of air-conditioning systems have become important factors restricting sustainable development. As a crucial component of air-conditioning systems， the performance of terminal devices contributes significantly to the enhancement in the overall energy efficiency of the system. This study examines the latest research progress in terminal technologies for central air-conditioning systems. It systematically reviews the core contents of various types of terminals， such as convective heat-transfer terminals （fan-coil units and variable air-volume units） and radiant heat-transfer terminals， including their operating principles， technological evolution， mathematical-model construction， intelligent-control strategies， and fault-diagnosis methods. The limitations of the existing technical systems are expounded by comparing and analyzing the performance characteristics and applicable scenarios of different terminal technologies. Based on the goals of energy-efficiency improvement， energy conservation， and emission reduction， development directions and innovative paths for future air-conditioning terminal technologies are proposed， thus providing a theoretical basis and technical support for promoting green transformation in the fields of heating， ventilation， and air-conditioning.

关键词

Keywords

references

姜昕 . “双碳” 背景下我国不同气候区公共建筑节能低碳技术分析［J］. 绿色建筑， 2024 ， 16 （ 3 ）： 58 - 63 .

Jiang Xin . Analysis of energy-saving and low-carbon technologies for public buildings in different climate zones in China under the background of "dual carbon" ［J］. Green Building ， 2024 ， 16 （ 3 ）： 58 - 63 .

黄生云，李准，李晅，等 . 基于“双碳” 背景的风机选型风压及管长范围分析和探讨［J］. 暖通空调， 2022 ， 52 （增刊2 ）： 302 - 304 .

Huang Shengyun ， Li Zhun ， Li Xuan ， et al . Analysis and discussion on wind pressure and pipe length range of fan selection based on "double carbon" background ［J］. Journal of HV&AC ， 2022 ， 52 （ S2 ）： 302 - 304 .

王昂 . 多联机系统冷负荷下冷凝器风冷与喷雾复合冷却技术研究［D］. 衡阳：南华大学， 2022 .

Wang Ang . Research on the compound cooling technology of air-cooling and spraying for condensers under the cooling load of variable refrigerant flow systems ［D］. Hengyang ： University of South China ， 2022 .

袁柯婷 . 变风量空调温度与温度解耦控制方法研究［D］. 西安：西安科技大学， 2021 .

Yuan Keting . Research on the decoupling control method of temperature in variable air volume air-conditioning systems ［D］. Xi'an ： Xi'an University of Science and Technology ， 2021 .

Mohanraj M ， Jayaraj S ， Muraleedharan C . Applications of artificial neural networks for thermal analysis of heat exchangers-A review ［J］. International Journal of Thermal Sciences ， 2015 ， 90 ： 150 - 172 .

辛吉利，郑振东 . 谈风机盘管在空调中的应用及发展［J］. 黑龙江科技信息， 2011 （ 2 ）： 22 .

Xin Jili ， Zheng Zhendong . Application and development of fan coil unit in air conditioning ［J］. Heilongjiang Science and Technology Information ， 2011 （ 2 ）： 22 .

AFRAM A ， JANABI-SHARIFI F . Theory and applications of HVAC control systems-a review of model predictive control（MPC）［J］. Building and Environment ， 2014 ， 72 ： 343 - 355 .

冯岑 . 办公室风机盘管加新风系统送风方式与优化研究［D］. 沈阳：沈阳建筑大学， 2020 .

Feng Cen . Study on air supply mode and optimization of office fan coil unit plus fresh air system ［D］. Shenyang ： Shenyang Jianzhu University ， 2020 .

丁晓晓 . 风机盘管房间夏季温湿度控制效果评估及双控方法研究［D］. 北京：北京建筑大学， 2021 .

DING Xiaoxiao . Research on the evaluation of summer temperature and humidity control effects and dual-control methods in fan-coil unit rooms ［D］. Beijing ： Beijing University of Civil Engineering and Architecture ， 2021 .

王智超，刘赟，袁涛，等 . 基于调查的风机盘管控制方式与应用［J］. 工业建筑， 2010 ， 40 （增刊1 ）： 109 - 113 .

Wang Zhichao ， Liu Yun ， Yuan Tao ， et al . Fan-coil control methods based on investigation and application ［J］. Industrial Construction ， 2010 ， 40 （ S1 ）： 109 - 113 .

郁惟昌，胡仰耆，陆城军 . 风机盘管机组产品的发展沿革与展望［J］. 暖通空调， 2020 ， 50 （ 7 ）： 97 - 102 .

Yu Weichang ， Hu Yangqi ， Lu Chengjun . Development and prospect of fan coil units ［J］. Journal of HV&AC ， 2020 ， 50 （ 7 ）： 97 - 102 .

Dezfouli M M S ， Dehghani-Sanij A R ， Kadir K ， et al . Is a fan coil unit （FCU） an efficient cooling system for net-zero energy buildings （NZEBs） in tropical regions？ An experimental study on thermal comfort and energy performance of an FCU ［J］. Results in Engineering ， 2023 ， 20 ： 101524 .

Bai Mengmeng ， Wang Fenghao ， Liu Jun ， et al . Experimental and numerical studies of heat and mass transfer performance and design optimization of Fan-coil with high supply chilled water temperature in Air-Conditioning system ［J］. Sustainable Energy Technologies and Assessments ， 2021 ， 45 ： 101209 .

白梦梦，王沣浩，王志华，等 . 中温水空调系统风机盘管的性能研究［J］. 制冷学报， 2019 ， 40 （ 3 ）： 52 - 59 .

Bai Mengmeng ， Wang Fenghao ， Wang Zhihua ， et al . Study on the performance of fan-coil unit in a moderate water temperature air conditioning system ［J］. Journal of Refrigeration ， 2019 ， 40 （ 3 ）： 52 - 59 .

丁杰 . 干式风机盘管结合独立新风系统的应用研究［D］. 南京：南京师范大学， 2015 .

Ding Jie . Application research on dry fan-coil unit combined with independent fresh air system ［D］. Nanjing ： Nanjing Normal University ， 2015 .

Zhu Xuwei ， Wang Haobo ， Han Xiaojing ， et al . Experimental study on the operating characteristic of a combined radiant floor and fan coil heating system： a case study in a cold climate zone ［J］. Energy and Buildings ， 2023 ， 291 ： 113087 .

Selbaş R ， Şencan A ， Kılıç B . Alternative approach in thermal analysis of plate heat exchanger ［J］. Heat and Mass Transfer ， 2009 ， 45 （ 3 ）： 323 - 329 .

Xie G N ， Wang Q W ， Zeng M ， et al . Heat transfer analysis for shell-and-tube heat exchangers with experimental data by artificial neural networks approach ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2007 ， 27 （ 5/6 ）： 1096 - 1104 .

Li Wenxing ， Nurdin H ， Swan P . Control-oriented fan coil unit modeling for room dynamics considering dehumidifying cooling conditions and indoor air quality ［J］. Energy Conversion and Management： X ， 2023 ， 20 ： 100476 .

Tashtoush B ， Molhim M ， Al-Rousan M . Dynamic model of an HVAC system for control analysis ［J］. Energy ， 2005 ， 30 （ 10 ）： 1729 - 1745 .

王青，徐伟 . 风机盘管性能及内部流场CFD分析［J］. 洁净与空调技术， 2024 （ 2 ）： 35 - 38 .

Wang Qing ， Xu Wei . Unsteady CFD simulation of the flow field of fan coil unit ［J］. Contamination Control & Air-Conditioning Technology ， 2024 （ 2 ）： 35 - 38 .

董菲菲 . 风机盘管系统分布式模型预测控制研究［D］. 西安：西安建筑科技大学， 2023 .

Dong Feifei . Research on distributed model predictive control of fan coil system ［D］. Xi'an ： Xi'an University of Architecture and Technology ， 2023 .

凌飞，杨春节 . 适用于湿工况的风机盘管简化换热模型［J］. 暖通空调， 2012 ， 42 （ 9 ）： 105 - 109 .

LING Fei ， YANG Chunjie . Simplified heat exchange model of fan coil in wet cooling conditions ［J］. Journal of HV&AC ， 2012 ， 42 （ 9 ）： 105 - 109 .

Cao Jingyu ， Zhao Wanfang ， Song Jiaming ， et al . Development of a dynamic demand response quantification and control framework for fan-coil air-conditioning systems based on prediction models ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2024 ， 239 ： 122098 .

吴文德 . 基于神经网络的建筑负荷预测与供暖优化控制研究［D］. 长春：长春工程学院， 2023 .

Wu Wende . Research on building load prediction and optimized heating control based on neural networks ［D］. Changchun ： Changchun Institute of Technology ， 2023 .

Hilliard T ， Swan L ， Kavgic M ， et al . Applying model predictive control to a LEED silver-certified building ［J］. Energy Procedia ， 2015 ， 78 ： 1817 - 1822 .

De Coninck R ， Helsen L . Practical implementation and evaluation of model predictive control for an office building in Brussels ［J］. Energy and Buildings ， 2016 ， 111 ： 290 - 298 .

朱杰明 . 风机盘管机组降噪方法研究［J］. 制冷与空调（北京）， 2018 ， 18 （ 10 ）： 49 - 51 .

Zhu Jieming . Research on noise reduction method of fan coil unit ［J］. Refrigeration and Air-Conditioning ， 2018 ， 18 （ 10 ）： 49 - 51 .

刘兴仁 . 室内风机盘管消声措施研究［J］. 暖通空调， 2022 ， 52 （ S1 ）： 418 - 420 .

LIU Xingren . Study on noise elimination measures of indoor fan coil unit ［J］. Journal of HV&AC ， 2022 ， 52 （ S1 ）： 418 - 420 .

陈向阳 . 变风量空调系统的优化控制［J］. 暖通空调， 2024 ， 54 （ 8 ）： 21 - 29 .

Chen Xiangyang . Optimized control of VAV air conditioning system ［J］. Journal of HV&AC ， 2024 ， 54 （ 8 ）： 21 - 29 .

彭琼林 . 客房变风量空调末端智能控制系统的研究［D］. 株洲：湖南工业大学， 2014 .

PENG Qionglin . Research on the intelligent control system of variable air volume air-conditioning terminals in guest rooms ［D］. Zhuzhou ： Hunan University of Technology ， 2014 .

陈向阳 . 空调系统的变风量末端装置［J］. 暖通空调， 2024 ， 54 （ 5 ）： 25 - 32 .

Chen Xiangyang . VAV terminal units of air conditioning systems ［J］. Journal of HV&AC ， 2024 ， 54 （ 5 ）： 25 - 32 .

Okochi G S ， Yao Ye . A review of recent developments and technological advancements of variable-air-volume（VAV） air-conditioning systems ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2016 ， 59 ： 784 - 817 .

Jin Guangyu ， Cai Wenjian ， Wang Yaowen ， et al . A simple dynamic model of cooling coil unit ［J］. Energy Conversion and Management ， 2006 ， 47 （ 15/16 ）： 2659 - 2672 .

Vakiloroaya V ， Samali B ， Madadnia J ， et al . Component-wise optimization for a commercial central cooling plant ［C］// IECON 2011-37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society . Melbourne， VIC， Australia . IEEE ， 2011 ： 2769 - 2774 .

Li W Z ， Wang S W ， Koo C . A real-time optimal control strategy for multi-zone VAV air-conditioning systems adopting a multi-agent based distributed optimization method ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 287： 116605..

Montgomery R ， McDowall R . Control diagrams and sequences ［M］// Fundamentals of HVAC Control Systems . Amsterdam ： Elsevier ， 2008 ： 216 - 249 .

Fan Ziyu . Dynamic performance of control loops and their interactions in a VAV HVAC system ［D］. Montréal ： Concordia University ， 2002 .

Shim G ， Song Li ， Wang Gang . Comparison of different fan control strategies on a variable air volume systems through simulations and experiments ［J］. Building and Environment ， 2014 ， 72 ： 212 - 222 .

Shi Shanrui ， Miyata S ， Akashi Y ， et al . Model-based optimal control strategy for multizone VAV air-conditioning systems for neutralizing room pressure and minimizing fan energy consumption ［J］. Building and Environment ， 2024 ， 256 ： 111464 .

吕鹏啸 . 天空辐射制冷耦合地埋管换热空调系统性能及优化研究［D］. 秦皇岛：燕山大学， 2024 .

Lü Pengxiao . Research on the performance and optimization of an air-conditioning system coupling sky radiative cooling and ground-coupled heat exchanger ［D］. Qinhuangdao ： Yanshan University ， 2024 .

皮刚 . 基于模型预测的辐射板空调系统室温优化研究［D］. 武汉：华中科技大学， 2022 .

Pi Gang . Study on room temperature optimization of radiant panel air conditioning system based on model prediction ［D］. Wuhan ： Huazhong University of Science and Technology ， 2022 .

Seo B ， Yoon Y B ， Yu B H ， et al . Comparative analysis of cooling energy performance between water-cooled VRF and conventional AHU systems in a commercial building ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2020 ， 170 ： 114992 .

Niu J L ， Zhang L Z ， Zuo H G . Energy savings potential of chilled-ceiling combined with desiccant cooling in hot and humid climates ［J］. Energy and Buildings ， 2002 ， 34 （ 5 ）： 487 - 495 .

Memon R A ， Chirarattananon S ， Vangtook P . Thermal comfort assessment and application of radiant cooling： a case study ［J］. Building and Environment ， 2008 ， 43 （ 7 ）： 1185 - 1196 .

谭跃龙，邓文昊，陈伟，等 . 辐射供冷空调研究综述［J］. 上海节能， 2023 （ 9 ）： 1324 - 1332 .

Tan Yuelong ， Deng Wenhao ， Chen Wei ， et al . Summary of research on radiant cooling air conditioning ［J］. Shanghai Energy Saving ， 2023 （ 9 ）： 1324 - 1332 .

Peng Pei ， Gong Guangcai ， Mei Xiong ， et al . Investigation on thermal comfort of air carrying energy radiant air-conditioning system in south-central China ［J］. Energy and Buildings ， 2019 ， 182 ： 51 - 60 .

秦峰华 . 混凝土地板辐射制冷系统建模与控制［D］. 济南：山东建筑大学， 2018 .

QIN Fenghua . Modeling and operating control of concrete radiant floor cooling system ［D］. Jinan ： Shandong Jianzhu University ， 2018 .

Bojić M ， Cvetković D ， Bojić L . Decreasing energy use and influence to environment by radiant panel heating using different energy sources ［J］. Applied Energy ， 2015 ， 138 ： 404 - 413 .

Moslehi S ， Maerefat M ， Arababadi R . Applicability of radiant heating-cooling ceiling panels in residential buildings in different climates of Iran ［J］. Procedia Engineering ， 2016 ， 145 ： 18 - 25 .

Hassan M A ， Abdelaziz O . Best practices and recent advances in hydronic radiant cooling systems-Part II： simulation， control， and integration ［J］. Energy and Buildings ， 2020 ， 224 ： 110263 .

Zhao Jing ， Shi Linyu ， Li Jiayu ， et al . A model predictive control regulation model for radiant air conditioning system based on delay time ［J］. Journal of Building Engineering ， 2022 ， 62 ： 105343 .

Gu Jiaan ， Wu Huijun ， Liu Jia ， et al . A comprehensive review of high-transmittance low-conductivity material-assisted radiant cooling air conditioning： Materials， mechanisms， and application perspectives ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2024 ， 189 ： 113972 .

Xing Daoming ， Li Nianping . Reconstruction of hydronic radiant cooling panels： conceptual design and numerical simulation ［J］. Thermal Science and Engineering Progress ， 2022 ， 30 ： 101272 .

Gong Guangcai ， Liu Jia ， Mei Xiong . Investigation of heat load calculation for air carrying energy radiant air-conditioning system ［J］. Energy and Buildings ， 2017 ， 138 ： 193 - 205 .

Xing Daoming ， Li Nianping ， Cui Haijiao ， et al . Theoretical study of infrared transparent cover preventing condensation on indoor radiant cooling surfaces ［J］. Energy ， 2020 ， 201 ： 117694 .

渠景伟，麻建超，郑晓红，等 . 不同气候区典型城市室内辐射空调高透膜防结露特性［J］. 制冷学报， 2024 ， 45 （ 5 ）： 90 - 97 .

Qu Jingwei ， Ma Jianchao ， Zheng Xiaohong ， et al . Anti-condensation characteristics of high permeability films for radiation air conditioning in typical urban indoor environments of different climate zones ［J］. Journal of Refrigeration ， 2024 ， 45 （ 5 ）： 90 - 97 .

Seo J M ， Song D ， Lee K H . Possibility of coupling outdoor air cooling and radiant floor cooling under hot and humid climate conditions ［J］. Energy and Buildings ， 2014 ， 81 ： 219 - 226 .

Cui Shixin ， Kim M K ， Papadikis K . Performance evaluation of hybrid radiant cooling system integrated with decentralized ventilation system in hot and humid climates ［J］. Procedia Engineering ， 2017 ， 205 ： 1245 - 1252 .

Cui Mengying ， Ning Baisong ， Wu Xiaozhou ， et al . The development of radiant floor cooling system （RFCS）： System type， control strategy， and application ［J］. Results in Engineering ， 2024 ， 23 ： 102544 .

Khan Y ， Khare V R ， Mathur J ， et al . Performance evaluation of radiant cooling system integrated with air system under different operational strategies ［J］. Energy and Buildings ， 2015 ， 97 ： 118 - 128 .

Zhu Xuwei ， Su Meng ， Han Xiaojing ， et al . Experimental study on the operating characteristic of a combined radiant floor and fan coil cooling system ［J］. Energy and Buildings ， 2024 ， 325 ： 114979 .

Guo Yabin ， Li Guannan ， Chen Huanxin ， et al . Modularized PCA method combined with expert-based multivariate decoupling for FDD in VRF systems including indoor unit faults ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2017 ， 115 ： 744 - 755 .

Zhang Li ， Cheng Yahao ， Zhang Jianxin ， et al . Refrigerant charge fault diagnosis strategy for VRF systems based on stacking ensemble learning ［J］. Building and Environment ， 2023 ， 234 ： 110209 .

Li Haorong ， Braun J E . A methodology for diagnosing multiple simultaneous faults in vapor-compression air conditioners ［J］. HVAC&R Research ， 2007 ， 13 （ 2 ）： 369 - 395 .

Hou Zhijian ， Lian Zhiwei ， Yao Ye ， et al . Data mining based sensor fault diagnosis and validation for building air conditioning system ［J］. Energy Conversion and Management ， 2006 ， 47 （ 15/16 ）： 2479 - 2490 .

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