燃气热泵产业化示范工程。

　　众所周知，普通水泵可将水流从低位泵送至高位，那么热泵又是什么呢？

　　热力学第二定律告诉我们，热量可以从高温物体自发地传递到低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体——与水泵的“反向操作”类似，热泵装置可消耗一定的机械能将热量从低温环境“泵送”至高温环境，这就是普通空调的温控原理。按照驱动热泵的方式，可将热泵分为电力驱动、热能驱动和发动机驱动。

　　燃气热泵的构成与功能

　　由中国科学院广州能源研究所储能技术研究室研发的国内首套燃气热泵与普通电空调中的电力驱动压缩机的驱动方式不同，燃气热泵拥有超高能效空气源热泵系统。热泵系统由燃气发动机驱动开启式涡旋压缩机，其复杂的热力系统耦合控制技术、系统集成化为“双碳目标”的实现提供助力。

　　除控制器系统外，燃气热泵包含了四个子系统，分别为动力系统、热泵系统、循环水系统和余热回收系统。动力系统主要是由天然气发动机、皮带轮构成的，热泵系统主要包含了开启式涡旋压缩机、冷凝器、蒸发器与节流阀，循环水路系统在室内侧换热器为冷凝器时，回收制冷剂中的热量，在室内侧为蒸发器时，则回收制冷剂中的冷量，余热回收系统不仅回收了天然气发动机缸套水中的热量，还回收了烟气中的热量，使得烟气排放的温度低于100℃。

　　天然气在燃气发动机内燃烧后，约有30%~35%的热量转化为轴功经机械效率极高的多楔带牵引涡旋压缩机工作，使其中的R410A制冷剂做蒸汽压缩循环，其余65%~70%的热量中的大部分热量由余热回收系统传递给循环水系统，机组的额定制热能力为85千瓦，最大制热能力超过100千瓦，额定制冷能力为71千瓦。

　　燃气热泵如何实现热量转换

　　炎热的夏天里，房间内的温度相对室外为低温环境，那么热量怎么从房间内跑到室外环境的呢？

　　这是因为热泵系统中的制冷剂经压缩机压缩为高温高压的气体后，在室外换热器中相对于环境温度为高温状态，此时其热量自发地释放给环境变为液态制冷剂，经电子膨胀阀降压节流后变为低压低温的两相态制冷剂后流入室内换热器，吸收循环水中的热量后完全蒸发为气态制冷剂后进入压缩机开始下一个循环，与此同时低温循环水与室内空气换热，将其冷量释放给房间。

　　寒冷的冬天里，房间内的温度相对室外为高温环境，热量怎么从室外环境跑到房间内的呢？

　　与燃气热泵在夏天的工作原理相似，热泵系统中的制冷剂在室内换热器中将热量传递给循环水，循环水被加热后与室内空气换热，将其热量释放给房间，与此同时冷媒流入室外换热器，吸收环境中的热量完全蒸发后进入压缩机开始下一个循环。

　　燃气热泵有助于环保

　　借助燃气热泵中独特的余热回收系统，可在制冷、制热的同时获得25~30千瓦的生活热水供不同场景使用，甚至在极低温环境下实现制热工况，这是电热泵不可比拟的。在环境温度-10℃时不影响制热性能，还能实现不停机化霜。 与电热泵相比，燃气热泵具有超高的一次能源利用率。

　　以冬天制热为例，一份能量分别在电热泵与燃气热泵中能量到底发生了什么变化？

　　简单来说，不管是电热泵还是燃气热泵，从空气中获得的低品位热量是相当的，但相比电热泵，燃气热泵对天然气燃烧后的余热进行了直接利用，使得热经济价值回归到用户手上。经过测算，在同等产出的制热效果下，如果使用电热泵消耗的一次能源将是使用燃气热泵的1.36倍。

　　目前我国电力资源的主要来源仍依靠火力发电，“绿电”的间歇性与波动性仍然是不可忽视的问题，也就是说短时间内，可再生能源还难以堪当大任。据统计，天然气作为一种清洁能源，每替代1%煤炭，将减排二氧化碳2亿吨，同时它有着与电网负荷峰谷差相反的趋势，在暖通空调能耗占比社会总能耗15%的背景下，燃气热泵能极大减小配电容量，对“移峰填谷”起到积极作用。

　　燃气热泵的气源不仅仅是天然气，还可以是沼气、生物质气等“绿气”。以气源为天然气的情况为例，燃气热泵用于代替燃气锅炉时，燃气消耗量及碳排放量降低40%以上，应用于热泵空调时，消耗1千瓦时电排放的二氧化碳按0.79千克计，燃气热泵在相同情况下的碳排放为电热泵的60%。在沼气富集的农村，燃烧后的二氧化碳还能通往温室大棚，真正实现了废气利用。