燃氣熱泵空調的原理及優點有哪些？

       什么是燃氣熱泵。所謂的泵，就是把液體、氣體從低處通過泵的做功抬升到高處的設備。譬如我們熟知的水泵，油泵，就是如此。把氣體從低壓氣體轉變成高壓氣體的叫氣泵，譬如空壓機或者輪胎充氣的氣泵。而熱泵，顧名思義就是把熱能從低溫端通過熱泵對介質做功后傳遞到高溫端。那么燃氣熱泵的工作原理是什么呢？它有哪些優點呢？

       我們最常見的空調和冰箱都是熱泵的典型。

       對空調而言，夏季制冷的時候，空調的原動機（電動機或者其他發動機）對傳熱介質（氟利昂）做功，介質吸收室內的低溫熱量通過泵（壓縮機）把介質變成高溫蒸汽，通過室外的散熱器把熱量散發到室外的大氣環境中。

       空調在冬季制熱的工作過程，和夏季制冷的過程完全相同，只是空調內的介質流動方向不同了，空調里的氟利昂吸收室外寒冷大氣中的熱量，通過壓縮機做功后循環進入室內機，熱量通過室內機的風機盤管被吹到室內。

       我們家用的冰箱或者大型冷庫也都是熱泵的典型應用。冰箱里的介質氟利昂在電動機、壓縮機的作用下，把冰箱（冷庫）里的低溫食物的熱量吸收再泵送到外邊的散熱器上把熱量散發到周圍的空氣中，這樣就能使冰箱、冷庫里的物體溫度降低。

       燃氣熱泵按照介質的類型分為兩大類，吸收式熱泵和壓縮式熱泵。

       吸收式熱泵，通常使用的介質有兩種，一個是氨氣-水系統，所以也叫氨吸收式熱泵。另一種是溴化鋰-水系統，也叫溴化鋰熱泵。氨吸收系統的工作原理都是從熱源來的熱能驅動氨氣在冷熱兩端進行吸收/解吸循環，從而把熱能從低溫端泵送到高溫端。這個熱源可以是高溫水蒸汽，也可以是燃氣燃燒產生的熱能，或者其他形式的工業廢熱。溴化鋰吸收系統是外來熱源促使溴化鋰的水溶液中水在冷端和熱端的的吸收和蒸發來完成工作循環的。

       壓縮式熱泵，最常見的工作應用就是我們家用的空調和冰箱。使用的介質稱為氟利昂，這是一族含氟、氯（或者不含氯）的碳氫化合物的統稱，這個氟利昂家族是人類迄今為止找到的最優秀的熱泵介質，得到了最廣泛的應用。以至于90%以上的熱泵都是采用氟利昂壓縮式熱泵。（氟利昂對大氣中臭氧層的破壞是另一個話題，人類現在廣泛使用不含氯的氟利昂做介質就極大解決了這個問題）。

       從驅動壓縮機的動力源分類，熱泵分兩種，分別是以電動機為動力源的電動式熱泵和燃氣發動機為動力源的燃氣熱泵。

       電動熱泵使用電動機直接驅動壓縮機，推動制冷介質氟利昂循環，把熱能從低溫端泵到高溫端。燃氣熱泵使用燃氣發動機（類似汽車發動機）拖動，驅動壓縮機內的介質氟利昂循環，把熱能從低溫端泵到高溫端。

       所以二者的區別只是原動機的區別。電動機結構簡潔，接上電就能使用。燃氣發動機的結構就要稍微復雜一些，除了要接通燃氣管路，還要有輔助燃燒的空氣通路，以及用來精細完美控制發動機工作的電氣控制系統，實現無極變頻調節。

       由于電力是二次能源，電能本身是從一次能源（燃氣，燃油，煤炭，風能，光伏，水電，核能）通過電網長途跋涉運送到使用處的。一二次能源轉換本身的效率往往只有40%以下，而且傳統的長距離供電的時候，電纜自身電阻發熱會損耗50%以上的電能，所以最終綜合計算能源效率的時候，燃氣等一次能源只有小于30%轉移到了壓縮機的軸功率上。

       而燃氣壓縮式熱泵，直接使用一次能源燃氣在發動機的氣缸里燃燒做功，推動熱泵的壓縮機工作，這個過程30%的能量轉化為軸功率，70%的廢熱以缸套冷卻水和高溫煙氣的形式存在，通過精心設計的熱回收，可以回收50%的余熱，剩余的20%以煙氣形式和機體散熱形式排出到大氣中。所以燃氣熱泵對一次能源燃氣的能源利用率達到80%。加上熱泵吸收的空氣中的熱量泵送，燃氣熱泵每輸入一單位的燃氣能量，能夠在另一端獲得1.6倍的能量。

       燃氣熱泵相對電動熱泵還有最大的優點，冬季取暖的時候，由于室外機過冷結霜嚴重，電動熱泵要頻繁地停機，更換介質流動方向來除霜，結果就是室內溫度波動很大，很難升上來。而燃氣熱泵由于有被綜合利用后的中低溫煙氣排放，這個煙氣可以直接接到室外機的換熱器上，這樣就避免了結霜和除霜操作，所以同等功率下燃氣熱泵可以做到提升溫度的性能就很暴力，極短時間就能把室溫升到目標溫度并穩定下來，不存在溫度波動問題。

       另外，燃氣熱泵在夏季制冷的同時，可以同時副產生活用熱水，用于夏季洗浴、淋浴等。這個功能尤其適用于賓館酒店使用，一套設備同時制冷和生產熱水。而使用電動空調的時候，還需要額外配一個低效率的鍋爐來生產熱水。這樣對比之下，賓館使用燃氣熱泵可以一份的投入獲得雙倍的效果，遠遠優于電動熱泵的中央空調。

       夏季上海為代表的華東地區電網電能的50%+是用于空調制冷。冬季以北京為代表的華北地區電網電能的50%+用于空調制熱。今年冬季的極寒天氣更是極大推動了取暖用電的消耗。以至于中國中東南部很多省份發生了嚴重的電力短缺問題，所以使用燃氣熱泵空調代替電動熱泵空調就成了迫在眉睫的問題。

       以清華大學的李先庭教授和天津城建大學的劉鳳國教授傾心研究多年的壓縮式熱泵技術已經是國內最先進的熱泵技術，在國內生產基地已經大量商品化生產，上海虎博電子科技有限公司的翟成合負責壓縮式熱泵空調在全國的技術和銷售市場應用。

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