家用燃氣空調時代
20世紀80年代后半期，家用燃氣空調進入日本市場。剛經歷過第一次石油危機的日本，進口了大量價格低廉的天然氣和液化石油氣，按照當時合同的規定，即使在用氣負荷低谷的夏季，日本也必須保證基本的進口量。因此，1981年，日本政府組織了十幾家企業，合作開發采用燃氣發動機驅動的家用燃氣空調。按照最初的設想，在住宅中普及燃氣空調可以利用夏季富余的燃氣替代部分電力，平抑夏季空調大量使用形成的電力尖峰負荷，實現電力和燃氣的季節性互補。日本企業聯合開發的家用燃氣空調采用小型燃氣發動機直聯開式壓縮機，以蒸汽壓縮式循環方式運行。本文所提及的燃氣空調為采用燃氣發動機驅動的蒸汽壓縮式循環空調機組(GHP)，又稱燃機空調。
在家用燃氣空調進入日本市場前，日本矢崎公司已具有多年生產小型燃氣空調機組的經驗，利用直燃溴化鋰-水吸收式循環原理進行生產，部分型號已經可以在住宅中使用。在歐洲和美國，適用于家用和類似場所的、采用直燃氨-水吸收式循環的小型燃氣空調機組也已銷售多年。
家用燃氣空調開發之初，人們都對這種產品寄予厚望，但是在產品投放市場后卻暴露出一系列的問題。家用燃氣空調是以燃氣作為運行能源的，理論上可將電動空調必須經歷的“燃氣-機械動力-電力-電力傳輸-機械動力”的轉換過程，簡化為“燃氣-機械動力”，但是小型燃氣發動機的熱功轉換效率較低，若將相同數量的燃氣用于大型發電機組發電，再經電網輸送供電動空調運行，燃氣的利用效率更高。
家用燃氣空調產生節能效益的前提是，燃氣發動機運行過程中產生的余熱被有效利用。在夏季運行時，燃氣空調不僅需要通過冷凝器排放熱量，還需要將發動機運行的余熱排放到環境中，后者的排放量大致相當于冷凝器排放熱量的一半左右。燃氣發動機運行過程中排放的煙氣與汽車發動機的排氣類似，會造成一定污染;同時，由于燃氣空調須在住宅區內長期運行，污染危害程度比汽車更為嚴重。而大型發電設施通常遠離用戶，余熱排放不會直接影響用戶所在區域的熱島效應。在獲得相同動力的前提下，大型發電設施排放的熱量不到家用燃氣空調所配套的小型燃氣發動機的一半。
家用燃氣空調采用的燃氣發動機和開式壓縮機均為維護頻次較高的部件，一般情況下，須每3年進行一次全面維護，并每年檢查制冷劑泄漏情況;同時，壓縮機軸封至少每3年須更換一次，且更換操作復雜。相較電動空調10~15年免維護，家用燃氣空調的維護工作量大且復雜。
由于家用燃氣空調結構復雜且產量低，家用燃氣空調的制造成本明顯高于電動空調，雖然使用燃氣可以降低運行費用，但是，在住宅場所，電動空調約有一半的運行時間處于電網低谷負荷時段，以日本東京地區為例，此時段的電價僅為日間電價的1/5左右，這種情況下家用燃氣空調的經濟性并不能得到體現。
目前，商用燃氣空調仍然活躍在日本市場，但是銷量也在不斷下滑，自2000年起，商用燃氣空調在日本的銷售量平均每年約降低4%。2008年，商用燃氣空調在日本的銷售量為2.3212萬臺。與家用燃氣空調相比，商用燃氣空調的技術經濟競爭力較強，在一些全年熱負荷需求較大的場所(如醫院、旅館等)，由于余熱得到較充分利用而具有一定優勢。同時，商用燃氣空調的運行時段覆蓋白天電網尖峰負荷時段，削減電網負荷效果明顯。此外，較大的燃氣發動機的熱功轉換效率較高，約比家用燃氣發動機高1倍，運行經濟性相對較好。盡管商用燃氣空調市場仍在繼續縮小，但是在可以預見的未來，這種產品仍有生存空間。
中國燃氣空調泡沫
2003年，中國開始建設“西氣東輸”工程，曾有一段時間，中國空調制造行業形成了巨大的“燃氣空調泡沫”，有人甚至樂觀地預測，到2030年燃氣空調的產業規模可以與電動空調平分秋色。事實上，即使在產銷量最大的日本市場，家用燃氣空調的市場占有率最高僅為0.2%左右。值得一提的是，當時中國制冷空調行業幾乎言必及燃氣空調，似乎燃氣空調已經成為中國空調制造行業技術升級和產業擴張的新領域，卻幾乎無人提及當時日本燃氣空調市場已經出現明顯收縮。
2003~2005年，中國形成了約2萬臺商用燃氣空調的生產能力，但家用燃氣空調的產業化并未開始，雖然一些企業積極開發以住宅和類似場所為對象的直燃溴化鋰-水吸收式循環和直燃氨-水吸收式循環的小型燃氣空調機組，但是均未形成產業化能力。溴化鋰-水吸收式循環必須在真空條件下進行，小容量系統長期維持較高真空度的困難較大，家用產品的維護問題比較突出;同時，制冷性能系數偏低、體積大、造價高等問題都影響了這種產品在中國的產業化。氨-水吸收式循環是在正常壓力條件下進行的，而且氨為天然物質，不存在溫室效應和臭氧層損耗等環境問題，但是氨制冷劑的安全性分類為B2，即有毒且可燃，由于受相關標準的制約，氨-水吸收式循環機組不能在民用場所安裝使用，包括家用和類似用途場所，目前這類產品的開發只能作為技術跟蹤和儲備;同時，制冷性能系數偏低等問題也是制約該類產品發展的主要原因。
在中國，燃氣空調的使用還受到資源問題的制約。從中國全國范圍看，目前燃氣供應量不足能源供應總量的3%。除了個別以石油為主要能源的國家，世界各國燃氣的能源供應比重平均為20%左右。雖然近年來中國燃氣供應量保持著兩位數的增長速度，但是仍存在約20%的供需缺口。2004年，一些地區發布了鼓勵使用燃氣空調的政策，但實施僅一年就不得不進行調整，直接原因之一就是燃氣供應量難以適應燃氣空調的需求。在燃氣資源相對富裕的地區，燃氣質量又成為制約燃氣空調應用的突出問題，低質量的燃氣不僅可能造成發動機運行不穩定、效率降低等問題，而且可能對發動機的可靠性造成嚴重影響。
家用燃氣熱電聯產裝置
與家用燃氣空調退出市場形成對照的是，日本家用燃氣熱電聯產裝置的市場規模迅速擴大。2008年，日本采用燃氣發動機驅動的家用熱電聯產裝置的銷售量約為5萬臺，并保持著約20%的年平均增長率，2009年，采用燃料電池的家用熱電聯產裝置的銷售量預計約為4000臺。
從熱力學角度分析，家用燃氣空調是一種能源梯級利用方式，在燃氣進行能源轉換的過程中，先獲得品位較高的機械能，余下的品位較低的能量以熱能方式加以利用，將不同的能源轉換過程進行合理組合。
與燃氣直接燃燒獲得熱量用于采暖和供應生活熱水的方式相比，家用燃氣空調用于采暖和供應生活熱水，至少可以節省30%的燃氣。相同原理應用于家用熱電聯產裝置，在日本演變為兩種產品——EcoWill(生態愿景)和EneFarm(能量田園)。
EcoWill是日本以燃氣發動機驅動的家用熱電聯產裝置的商品名，是目前世界上銷售量最大的家用燃氣熱電聯產裝置。日本政府在1996年組織多家企業、大學和研究機構聯合開發EcoWill，并于2002年底投放市場。其中，較有代表性的是本田公司2003年推出的MCHP1.0，截至2008年該產品的累積銷售量已經突破8萬臺，約占日本EcoWill市場份額的50%。該產品采用燃氣內燃發動機發電，同時利用發動機的余熱提供熱水，額定發電功率為1kW，供熱量為2.8kW，燃氣利用效率約為85%。此外，日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)已開發出配備斯特林發動機的家用燃氣熱電聯產裝置，主要面向寒冷地區，額定發電功率為841W，發電效率為30%，同時由于余熱回收過程較為簡便，熱效率高達96%，不僅優于同類斯特林發動機，也優于功率相同的內燃機，并可適用多種燃料，將于2010年開始銷售。
EneFarm是采用燃料電池的家用熱電聯產裝置的商品名，該產品2002年由日本政府組織學校、科研機構、生產企業和燃氣供應商進行聯合開發，并于2009年開始銷售。EneFarm多以天然氣或液化石油氣等燃氣為燃料，個別型號也可以煤油為燃料。1臺額定發電功率1kW的EneFarm，大致可滿足普通日本家庭60%的電力需求和80%的熱水需求。由于燃料電池將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要內燃機或外燃機等裝置所必須經過的“化學能-熱能-機械能-電能”的多次轉換，理論上的能源利用效率較高。
目前，投放市場的產品基本為質子交換膜型(PEMFC)，松下公司銷售PEMFC產品的發電效率約為39%，比內燃發動機高30%以上。而將于下一階段投放市場的固體氧化物型(SOFC)產品的發電效率更高，測試樣機的發電效率已超過44%。日本礙子公司已成功研制出以氫為燃料且發電效率達63%的SOFC產品。澳大利亞CFCL公司宣布，該公司生產的SOFC產品的發電效率可達60%。日本企業原計劃將在2012年前后批量生產SOFC產品，但是2009年上半年，大阪燃氣、京瓷、豐田汽車、愛信精機4家公司，達成加快開發SOFC產品協議，計劃于2010年上半年完成SOFC產業化開發，使該產品提前兩年進入市場。
家用燃氣空調定位制冷、制熱、供熱水三大功能，而家用燃氣熱電聯產裝置的定位為發電、制冷、制熱、供熱水四大功能，其中制冷功能利用電動空調實現。在采用家用燃氣熱電聯產裝置的住宅中，電動空調既可利用熱電聯產裝置生產的電力運行，也可利用電網供電運行。家用燃氣熱電聯產裝置所配套的空調機組僅需為普通的電動空調，相對于家用燃氣空調，電動空調結構簡單、造價低廉，且10~15年內免維護。另外，用于家用燃氣熱電聯產裝置的斯特林發動機通常采用密閉式結構，在壽命周期內無需維護。EneFarm的使用壽命超過4萬小時，可以正常使用10年。家用燃氣熱電聯產裝置與電動空調的組合，不僅實現了當初開發家用燃氣空調的設想，還進一步擴展了產品的應用領域，增強了產品的技術經濟競爭力。
商用燃氣熱電聯產裝置也正在部分取代商用燃氣空調。
對于商業用戶來說，購置商用燃氣熱電聯產裝置和電動空調的費用之和，通常不會高于購買商用燃氣空調的費用，用戶還因此擁有了一套備用發電設備。盡管市場上已經有直燃式制冷、制熱、供熱水三用的吸收式機組，但是，從熱力學和運行經濟性角度看，難以與商用燃氣熱電聯產裝置配套電動空調和余熱驅動型吸收式制冷機組構成的系統相競爭。
家用空調混合供電
采用燃氣和電力混合驅動的空調系統，雖然不能完全避免燃燒產物就地排放產生的問題，但是，由于電力和燃氣各有優缺點，尤其是在一些夏季高溫天氣持續時間較短的地區，允許一定量的煙氣和余熱就地排放，可以取得顯著的削減電力負荷尖峰的效果。
據介紹，日本住宅用于夏季空調制冷消耗的能量僅為冬季采暖消耗能量的1/10~1/5，中國除華南外的廣大地區的情況與之類似。據報道，中國某企業正在開發一種稱為混合動力的燃氣熱泵裝置，既可利用燃氣動力驅動，也可利用電網供電運行。
采用家用燃氣熱電聯產裝置與公共電網混合供電的方式，除了出于能源利用效率的考慮，還有一個重要原因是，能夠使相關能源供應網絡的負荷趨于平緩。無論是供氣網還是供電網，都是按照最大負荷進行建造的，而在最大負荷條件下運行的時數通常只占總運行時數的較小比例，網絡負荷的峰谷差越大，最大負荷條件下運行的時間就越短，因此利用縮小峰谷差來改善網絡技術經濟指標是較為常見的措施。降低負荷峰值，可以減小網絡的容量，從而降低造價;提高負荷谷值，可以使得閑置的供應能力得到利用，從而降低運營費用。在實行電價分時計費的地區，空調制冷采用電力驅動有一個好處，住宅中的空調機組有一半時間是在電網負荷低谷時段運行的，在此時段用戶可以利用比日間電價低很多的電力資源。近年來，住宅空調系統普遍采用了溫濕度獨立調節技術，這類系統利用吸濕性材料以吸收或吸附方式對空氣進行除濕，空調制冷機僅承擔顯熱負荷，可以提高制冷系統的蒸發溫度，從而使空調系統的電力消耗減少30%左右，吸濕性材料則利用發動機余熱進行再生，較好地解決了夏季運行時發動機余熱利用問題。這類利用低溫熱源再生吸濕材料的空氣除濕機組，有時也被稱為開式循環燃氣空調。
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