燃氣熱泵空調(diào)的原理及優(yōu)點有哪些？

來源：原創(chuàng)瀏覽量：載入中...發(fā)布時間：2021.01.06

首先我們討論什么是燃氣熱泵。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(shè)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(zhuǎn)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(zhì)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(yōu)點呢？下面虎博小編就給大家科普一下吧。

燃氣熱泵

我們常見的空調(diào)和冰箱都是熱泵的典型。

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

空調(diào)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(diào)內(nèi)的介質(zhì)流動方向不同了，空調(diào)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(huán)進入室內(nèi)機，熱量通過室內(nèi)機的風機盤管被吹到室內(nèi)。

我們家用的冰箱或者大型冷庫也都是熱泵的典型應(yīng)用。冰箱里的介質(zhì)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(fā)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(zhì)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(zhì)有兩種，一個是氨氣-水系統(tǒng)，所以也叫氨吸收式熱泵。另一種是溴化鋰-水系統(tǒng)，也叫溴化鋰熱泵。氨吸收系統(tǒng)的工作原理都是從熱源來的熱能驅(qū)動氨氣在冷熱兩端進行吸收/解吸循環(huán)，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(chǎn)生的熱能，或者其他形式的工業(yè)廢熱。溴化鋰吸收系統(tǒng)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(fā)來完成工作循環(huán)的。

壓縮式熱泵，常見的工作應(yīng)用就是我們家用的空調(diào)和冰箱。使用的介質(zhì)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(tǒng)稱，這個氟利昂家族是人類迄今為止找到的zui優(yōu)秀的熱泵介質(zhì)，得到了zui廣泛的應(yīng)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(xiàn)在廣泛使用不含氯的氟利昂做介質(zhì)就極大解決了這個問題）。

從驅(qū)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(fā)動機為動力源的燃氣熱泵。

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

所以二者的區(qū)別只是原動機的區(qū)別。電動機結(jié)構(gòu)簡潔，接上電就能使用。燃氣發(fā)動機的結(jié)構(gòu)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(fā)動機工作的電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無極變頻調(diào)節(jié)。

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(wǎng)長途跋涉運送到使用處的。一二次能源轉(zhuǎn)換本身的效率往往只有40%以下，而且傳統(tǒng)的長距離供電的時候，電纜自身電阻發(fā)熱會損耗50%以上的電能，所以zui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(zhuǎn)移到了壓縮機的軸功率上。

燃氣熱泵

而燃氣壓縮式熱泵，直接使用一次能源燃氣在發(fā)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(zhuǎn)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(shè)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zui大的優(yōu)點，冬季取暖的時候，由于室外機過冷結(jié)霜嚴重，電動熱泵要頻繁地停機，更換介質(zhì)流動方向來除霜，結(jié)果就是室內(nèi)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(jié)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(wěn)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(chǎn)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(shè)備同時制冷和生產(chǎn)熱水。而使用電動空調(diào)的時候，還需要額外配一個低效率的鍋爐來生產(chǎn)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(yōu)于電動熱泵的中央空調(diào)。

夏季上海為代表的華東地區(qū)電網(wǎng)電能的50%+是用于空調(diào)制冷。冬季以北京為代表的華北地區(qū)電網(wǎng)電能的50%+用于空調(diào)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(fā)生了嚴重的電力短缺問題，所以使用燃氣熱泵空調(diào)代替電動熱泵空調(diào)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(shù)已經(jīng)是國內(nèi)zui先進的熱泵技術(shù)，在國內(nèi)生產(chǎn)基地已經(jīng)大量商品化生產(chǎn)，上?；⒉╇娮涌萍加邢薰镜牡猿珊县撠焿嚎s式熱泵空調(diào)在全國的技術(shù)和銷售市場應(yīng)用。

燃氣熱泵空調(diào)的原理及優(yōu)點有哪些？

燃氣熱泵空調(diào)的原理及優(yōu)點有哪些？