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　　燃氣熱泵（GHP）是一項可同時提供空間制冷、制熱及生活熱水的先進節(jié)能技術。與電熱泵（EHP）相比，具有一次能源利用率（PER）高、所需配電容量小，低溫下制熱性能幾乎不衰減等優(yōu)勢。中國科學院廣州能源研究所儲能技術研究室馮自平研究員團隊自2006年主持科技部863計劃項目“燃氣熱泵（GHP）研制關鍵技術”起，就燃氣熱泵技術開展了系列研究，近3年累計公開發(fā)表專利12項、軟著7個，制定企業(yè)標準91項。 

　　近期中國科學院廣州能源研究所儲能技術研究室馮自平研究員團隊在GHP技術的多模式性能實驗研究、數(shù)值模型構建及控制技術等方面取得了多項創(chuàng)新性研究成果，并在此基礎上實現(xiàn)了GHP技術的產(chǎn)業(yè)化。數(shù)十余篇科技論文成果在Applied Thermal Engineering、International Journal of Refrigeration, Thermal Science and Engineering Progress, 《化工進展》《太陽能學報》等國內(nèi)外知名專業(yè)期刊上相繼發(fā)表。主要研究成果簡介如下： 

　　1. 開發(fā)了國內(nèi)首套使用燃氣發(fā)動機驅(qū)動R410A制冷劑開啟式渦旋壓縮機的高能效GHP系統(tǒng)實驗平臺（含空氣源及水源），開展多模式運行的性能實驗研究。在空氣源GHP系統(tǒng)上開展制冷、制熱、制冷+生活熱水聯(lián)供、制熱+生活熱水聯(lián)供及純生活熱水共計5種模式運行的性能實驗研究，在水源GHP（WGHP）系統(tǒng)上進行冷熱聯(lián)供特性的實驗研究；在不同運行模式中考察了出水溫度、發(fā)動機轉速、環(huán)境溫度、進水流量、制冷負荷率等因素對GHP系統(tǒng)性能的影響。研究將GHP系統(tǒng)的一次能效（PER）解耦成熱泵能效（COP）與發(fā)動機熱效率（η_eng）兩個參數(shù)進行研究，得到了PER變化的本質(zhì)原因；在-20 ℃超低溫環(huán)境下針對多種余熱回收方式（mode-1~mode-4）進行了具體對比分析，補充了低溫制熱實測數(shù)據(jù)空白；WGHP系統(tǒng)的總PER和余熱回收率（R_rec,res）分別為2.479~3.532和70.90%~83.50%，表明了系統(tǒng)具有較高能效的同時還具有良好的余熱回收效果。相關成果鏈接如下： 

　　原文鏈接： 

　　（1）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118863 

　　（2）https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.10.017 

　　（3）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120538 

　　（4）https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.101726 

　　（5）10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1340 

　　2. 開展了GHP系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究，包含動力系統(tǒng)數(shù)值模擬研究和無外輸電力的GHP系統(tǒng)模型模擬研究。研究首次建立了燃氣熱泵余熱回收系統(tǒng)的多元回歸模型，并創(chuàng)新性地設計出一種實驗過程及通用算法，可以有效分析缺乏廠商信息參數(shù)的壓縮機的內(nèi)部深層耦合規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)渦旋壓縮機的機械效率和？效率在典型工況下分別為68.20%~97.52%和55.71%~77.12%。針對缺電和完全無電場景，創(chuàng)新性首次提出了一種無外輸電力的熱泵系統(tǒng)（NEHP），包含發(fā)動機變轉速與定轉速的兩種NEHP系統(tǒng)。對比NEHP-G與電熱泵（EHP）兩系統(tǒng)經(jīng)濟性時需要考慮當?shù)貧怆姳?/span>r_ge，r_ge小于等經(jīng)濟氣電比（r_ge,eq）時，NEHP-G具有比EHP更優(yōu)的經(jīng)濟性。相關成果鏈接如下： 

　　原文鏈接： 

　　（6）https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120015 

　　（7）10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0854 

　　3. 提出了一種GHP嵌入式控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活精準控制。研究介紹了多輸入輸出控制模塊、發(fā)動機控制模塊、蒸發(fā)溫度控制模塊、人機交互模塊等GHP核心控制模塊的設計原則和方法，闡述了GHP控制器如何與發(fā)動機ECU實時可靠通訊，進而實現(xiàn)發(fā)動機轉速、啟停等控制。隨著外部環(huán)境和熱負荷的不斷變化，GHP系統(tǒng)具有滯后、非線性和時變特點，需要實時調(diào)整發(fā)動機檔位，通過精細化控制實現(xiàn)GHP系統(tǒng)的出水溫度快速逼近并穩(wěn)定在目標值。通過主控制器對發(fā)動機轉速和蒸發(fā)器過熱進行雙閉環(huán)控制，可以保證GHP冷熱水機系統(tǒng)出水溫度的穩(wěn)定性和準確性。 

　　原文鏈接： 

　　（8）https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.09.020 

　　（9）10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1776

GHP系統(tǒng)多模式運行原理示意圖

（通過相關閥體調(diào)節(jié)便可實現(xiàn)5種運行模式自由切換）