燃气热泵的应用

刘颖

【摘要】介绍了以天然气为能源的燃气热泵系统，以北京某工程为例，进行了燃气热泵与电力驱动热泵系统的全年运行费用比较，得出其运行费用较低。燃气热泵的一次能源利用率高、供暖性能好、运行费用低，符合环保节能的要求。

【关键词】燃气热泵；应用；一次能源利用率；运行经济分析

【中图分类号】TU84【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）22-0187-02

随着国民经济的持续发展，人民生活水平的稳步提高，空调迅速普及。每到夏季，许多城市为保证电网的安全，不得已采取限电、拉闸、为居民生活让电的紧急措施。停工业、停生产，保民用、保空调。在这样的情况下调整城市能源结构，提高天然气在城市能源结构中的比重，是当前有效利用能源、改善大气环境质量的必要途径之一。

我国天然气蕴藏丰富，西部地区的6个主要沉积盆地预测天然气总资源共为22.4万亿立方，占全国陆地天然气预测总资源量30万亿立方的75％。2000年我国年产天然气为300亿立方，到2016年我国天然气产量已达到1371亿立方米。目前我国已进行了多个天然气的开发与建设工程，包括西气东输、中俄天然气项目、进口液化天然气（LNG）等，发展天然气已具备资源保证。

随着我国开始大力开发和利用天然气，在户式中央空调方面，燃气热泵GHP（GasenginedrivenHeatPump）由于具有能源利用率高、供暖性能好、维护费用低等特点，越来越受到重视。其应用将对合理地使用优质能源，改善大气环境，调节用电的不均匀性，提高天然气管网的利用率等起到积极作用。

1.概述

日本是世界上GHP系统应用最广泛的发达国家。20世纪80年代，随着日本电力需求激增和第二次燃油危机的爆发，日本政府出台了新能源政策，推进能源利用的多样化和均衡化，鼓励利用进口的天然气作为能源。1980年到1987年是GHP技术的研制阶段，1987年GHP开始在市场销售。GHP的燃气发动机是在工业用柴油发动机的基础上发展起来的。发动机的技术性能已经改进，运行10000h免维修。由于它优越的节能、快适、环保等性能，GHP在日本已得到广泛的应用。在中国，随着我国开始大力开发和利用天然气，GHP也越来越受到重视。

GHP的工作原理主要是燃气发动机驱动压缩机进行制冷制热，因此与电力驱动热泵（EHP）相比有很大的优势。

（1）采用清洁能源天然气，可以调节整体建筑群体的能源使用比例。

（2）采用高性能发动机，降低N0X排放，制热时回收热量，减少对大气的热污染。

（3）彻底解决了电动热泵机组在寒冷地区的供暖能力不足的问题，和在夏热冬冷地区的除霜问题。

文献[6]提出了计算空气－水热泵干湿工况转变临界湿度和结霜临界湿度的方法，建立了求解这两个临界相对湿度的空气源热泵模型，求解出不同的出水温度和不同的空气温度下的这两个临界湿度值，绘制出使用空气－水热泵时的结霜区域和干工况区域。这条分界线大致沿着拉萨－兰州－太原－石家庄－济南。此线以北区域空气源热泵运行时不会结霜；而此线以南，机组都存在不同程度的结霜。

近些年研究人员在空气源热泵机组的结霜机理方面也进行了相关的实验研究，研究结果标明，空气侧换热器结霜过程中，不仅霜的厚度发生变化，霜的密度也在变化。目前空气源热泵融霜普遍采用时间－温度控制法，此方法是当空气侧换热站翅片温度达到设计值并且与上一次融霜时间的间隔也达到设计值时，融霜开始。由于空气的温度、相对湿度每次不同，结霜的厚度不同，因此除霜的效果并不是很理想。

而GHP由于可以利用自身发动机的排热，可以实现冬季在制热运转时无需除霜，减少了机组除霜带来的能量损失和温度变化。同时GHP供暖能力不受外界环境温度的影响，在-20℃时仍可以运转，且供热能力不降。

（4）GHP的节能性。

2.2.2全年运行费用比较

很明显，一年用GHP比用EHP节省了6243.6元。

3.结论

GHP系统有利于改善能源利用结构，提高能源利用率。其产品优越的节能性、环保性，较低的运行费用等都将受到越来越大的关注。随着国民经济的持续发展，人民的生活水平稳步提高，这种经济效果好、资源消耗低、环境污染少的产品将具有更强的竞争力。

参考文献

[1]陈焰华.家用中央空调系统设计与实例[M].机械工业出版社，2003.

[2]荆有印，郑国忠，齐晓唯，周春丽，王峥.户式燃气空调的热力学分析[J].暖通空调，2005，35（11）：44-46.

[3]刘燕，马一太等．燃气热泵的应用与分析[J].2005，35（11）：115-116.

[4]钱必华.采用燃气空调缓解电力负荷的若干思考[J].暖通空调，2004，34（2）：27-30.

[5]马一太，谢英柏，杨昭．燃气热泵在我国的应用前景[J].流体机械，2002，30（1）：55-58.

[6]吴清前等．空气－水源热泵冬季运行工况的判断，全国暖通空调制冷2002年学术文集[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[7]龙惟定，王长庆，丁文婷.试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向[J].暖通空调，2003，30（5）：27-32.

[8]龙惟定等.中国住宅空调的未来发展[J].暖通空调，2002（4）.

[9]刘宪英.家用中央空调热泵产品及其有关问题的讨论，中国暖通空调制冷咨询（技术篇）[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[10]姚杨等.空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜工况的动态模拟.全国暖通空调制冷2002学术文集[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.