58大连三详：燃气热泵GHP—商用多联式中央空调的新应用

燃气热泵GHP —商用多联式中央空调的新应用
大连三洋制冷有限公司
摘要：随着世界能源的变革，国家电力紧张，推广燃气的政策的推出，在空调行业也要求使用节能环保的空调形式，做为一种新型的使用燃气的商用多联式中央空调机组，具有高效节能环保舒适的特点，可以有效的缓解电力紧张和燃气的季节不平衡的矛盾。

1 前言
根据我国经济持续、健康发展的需要，生态的可持续发展和能源的综合利用日益受到党和国家的重视，而且近几年来中国出现了电力紧张和燃油紧张的局面。

天然气作为一种清洁、高效的能源，得到了政府的广泛关注，国家也在开展一系列的燃气工程改变以煤为主的能源结构。

在这里介绍一种以燃气为驱动能源、可实现夏季制冷冬季采暖的新型热泵商用多联式中央空调系统—燃气热泵。

2 燃气热泵GHP 循环原理
2.1室外机工作原理及室外机构造：
燃气热泵（Gas Engine Heat Pump ，简称GHP ），是以燃气发动机驱动压缩机，使冷媒循环反复进行物理相变的过程，完成热量的不断交换传递，并通过四通阀使机组实现制冷和采暖的功能。

冷房运转：由燃气发动机驱动压缩机运转，吸收室内热量并排出室外，完成制冷循环。

暖房运转：由燃气发动机驱动压缩机运转，吸收室外空气的热量和燃气发动机排出的热量，并送入室内。

由于可利用发动机排出的冷却水和废气的热量，暖房能力增加。

如下图所示（图1）：
图1
2.2室外机构造（如图2所示）：
室外机包括动力部分燃气发动机、压缩机、冷凝器、四通阀、以及排热利用相关装置。

燃气热泵与电力热泵最直接的区别在于动力部分，电空调由电动机驱动压缩机运转，而燃气热泵是由燃气发动机驱动压缩机运转，而且发动机的排热可以回收利用，可以大大提高机组的效率和供暖能力。

2.3系统组成：
包括室外机、室内机、连接管路、配套系统等。

连接管路包括气相冷媒管、液相冷媒管、 发动机冷却水管路、冷凝水管路、控制线路等。

配套系统包括维持系统运转的基本的外围条件，如燃气系统、电力系统等。

如下图所示（图3）：
3 燃气热泵GHP 性能特点：
3.1燃气热泵具有节能环保性能。

(1)GHP 使用的制冷剂为对臭氧层没有破坏作用的R407C ，而一般电空调仍然使用对臭氧层有破坏作用的制冷剂R22。

(2)GHP 的一次能源利用率高为冷暖平均1.33，比同样的电多联式空调要高约四分之一。

燃气热泵的高效率可以最大限度的降低运转费用，大大提高能源的利用效率。

(3)燃气热泵使用清洁能源天然气或液化石油气，可以有效的降低环境污染。

3.2燃气热泵具有很强的环境适应性能。

（1）GHP 可以利用发动机的排热，供暖能力不受环境温度影响，制热能力不随外界环境温度降低而降低。

而一般的电空调在室外温度7℃时可以达到满负荷制热，随着室外温度的降低供暖能力也随着降低，在房间越需要供热时，能力越不足。

在北方地区使用热泵冷暖空调必须增加其它供暖设施
图2
集液器 压缩机
燃气发动机 排气热交换器 空气热交换器 风扇
图3
弥补电空调能力降低而造成的供暖不足的问题。

(图4为电力热泵和燃气热泵的供暖能力比较) (2)GHP 机组由于可以利用发动机排热，在冬天制热时，无需除霜。

而一般的电空调在冬季湿度大、温度低时容易结霜，除霜不仅造成电力能源的浪费，而且造成室温波动比较大。

(3)一般电动热泵要求的最低制热外界环境温度为-15℃，低于-15℃机组无法正常启动，而GHP 在-21℃时仍然可以制热，且暖房能力不降。

(4)GHP 制冷时具有很好的过负荷性能，在夏季室外温度高时可以利用室外直流调速风机调节负荷，达到很好的制冷效果，对高温的天气很长的地区，GHP 的直流调速风机可以很好的满足要求。

(5)一般电空调要求的最低制冷环境温度为-5℃，GHP 可以在-10℃制冷，在一些冬季要求制冷的场所，具有很好的可靠性。

3.3燃气热泵具有优越的舒适性
(1)采用了双芯片微电脑控制的多重负荷控制系统，可根据负荷无级调节发动机的转速及压缩机的转速，实现变冷媒容量的控制，以及无级调节室外机风扇转速及冷却水的热量，达到按需供冷/热及精确控制室温和负荷的目的。

一般的电空调一般为分段控制，或采用一个变频压缩机加几个定频压缩机，压缩机的频繁启停，会造成能量浪费和机组故障。

(如图5所示) 暖房
能力（％
）
外界环境温度（℃）
－15 －10 －5
10
106 60 80 ガスヒー
電気ヒー
燃气热泵GHP
电动热泵EHP
100 7 室内温度 高回転
低回転
运转状态
(发动机） 燃
气热
泵
通过微电脑对转速进行控制
电动热
泵
运转状态
(压缩机） 室内温度 能量损失
OFF ON
ON
ON
OFF
OFF
设定温度
设定温度
图4
图5
(2)GHP 由于可以利用发动机冷却水的热量，可以实现快速的制热。

而一般的电空调在冬天时，启动一般需要预热，启动时间慢，会经常出现出风不制热的现象。

(如图6所示) (3)GHP 精确的负荷温度控制，以及无需除霜的特性，可以满足高舒适性。

而电空调需要逆循环制冷除霜，在室内需要制热的时候，反而室内出现吹冷风的现象，而GHP 的恒温控制则克服了电空调室温波动大给人造成的不适的缺点，使送风倍感舒适。

(如图7所示)
3.4燃气热泵采用超低噪音设计。

GHP 室外机采用多项降噪减振技术，达到低噪音，可以屋顶地面随意安装布置，不需要空调机房。

20HP 机组 三洋GHP 电动热泵（EHP ）
噪音（dB ）
58
60
3.5便捷系统控制性能，可最大限度的方便用户使用。

(1)室内外机容量配比可以达到200%，可以最大限度的减少业主的初投资。

(2)便捷的控制，可以最大程度的方便业主操作及安装调试维护,可以方便的通过遥控器一键开停机组，无需其它复杂操作。

(3)高可靠性、高耐久性的日本日产尼桑低速发动机，可以实现长寿命运行。

(4)灵活的系统设置，可以实现分户计量，方便用户及物业的管理。

燃气热泵GHP
电动热泵EHP
25
20 15 10
5 0
室
温（
℃）
6
10
22 启动时间（同一负荷）
min
GHP 燃气热泵
EHP 电动热泵
制冷除霜
制冷除霜
制冷除霜
暖房时
室内温度
图6
图7
3.6推广燃气热泵有利于能源的均衡利用，实现电力和燃气企业的双赢。

可缓解燃气和电力需求的季节不平衡性，实现能源资源的均衡利用。

发展燃气空调GHP不仅能够削减夏季电力高峰，也对燃气起到填谷作用，可提高燃气管网的利用率，降低燃气的整体成本。

4 燃气热泵的发展及应用
4.1燃气热泵在日本及其它地区的应用：
在80年左右，由于日本电力的需求激增及第二次燃油危机的影响，开始GHP的研制，并于1984年由3家燃气公司与日本三洋共同开发生产15马力的机组。

在日本，政府鼓励节能设备的使用，并给予用户一定的优惠税制。

燃气热泵夏季用燃气制冷可以避开电力使用的高峰，正符合国家优惠税制，同时又具有暖房运行时的良好性能及经济优势，因此，GHP在日本得到很快的发展。

由最初的每年几百台发展到2004年全部厂家出厂约50782台，而且燃气热泵空调的推广大大提高了能源的利用效率，缓解了电力紧张和燃气季节不平衡的矛盾。

在最近两年日本的燃气热泵厂家开始在世界范围内推广，主要在韩国、欧洲等国家销售GHP产品，由于GHP的独特优势，取得了不错的销售业绩。

4.2燃气热泵在中国的应用：
中国的燃气热泵开展源于近几年的电力紧张，和国家推广清洁能源的政策支持。

燃气热泵的推广工作从2000年起一直到现在，并且由大连三洋首家引进并于2003年在国内正式生产，并且于2004年建成了年产1万台的国内最大的唯一的一条GHP生产线，目前在国内已经有了良好的销售形势，目前已经销售了几百套的产品，有了国家蛋白质研究中心、成都公用局、上海严康汽车、西安临潼天文台、港华燃气等一大批有影响力的用户。

5、总结
全球经济的发展，环保问题对能源发展提出了更高的要求，而目前中国的电力峰谷矛盾日益突出，国家正加紧对天然气的开发，“西气东输”工程已全面开展，未来能源发展的必然趋势为天然气资源。

发展燃气空调GHP不仅能够削减夏季电力高峰，也对燃气起到填谷作用，缓解能源消费的季节不平衡性，GHP又具有暖房运行时的良好性能优势，非常适合在中国推广。

因此GHP必将拥有十分广阔的发展前景，是未来商用中央空调的发展趋势。