一、天然气热泵技术及其优势

    热泵是一种将低温热源提高品位后提供高温热源的设备。顾名思义，天然气热泵以天然气作为发动机燃料，通过燃烧做功驱动压缩机，同时回收发动机缸套水和烟气的余热，以提高热泵机组的一次能源利用率，降低运行费用。

    (一)天然气热泵技术

    天然气热泵通过使冷媒循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热，或在冷凝器中液化放热，实现热泵循环，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热和制冷功能的转换。

    天然气热泵设备组成主要分为：

    1)机组系统，包括燃气发动机，压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等；2)热回收系统，包括缸套水热回收热交换器，排烟热回收热交换器和热水箱等；

    3)燃气供应和排烟系统；

    4)冷水系统，包括冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等。如系统回收的热量用于制冷，则在机组部分还包括吸收式制冷机。

    天然气热泵的工作原理与制冷机相同，按热机的逆循环工作，遵循热力学第二定律：通过消耗部分高位能(热量为P)，可以从低温热源中吸取Q。热量转移给高温热源Q热量，达到空调(制热或制冷)之目的，其供出的热量大于所消耗的高位能(天然气)，是高位能热量与吸取的低位能热量之总和。用公式表示：

    Q^=Q+P

    低温热源可以是空气、井水、海水、土壤热、太阳能等。

    空气源热泵是天然气热泵的主要型式，分“空气／水”热泵和“空气／空气”热泵两种类型，其运行原理图如下图1所示：

    (1)制冷运行模式

    ①燃气发动机驱动压缩机，压缩工质(制冷剂)。

    ②压缩后的高温高压制冷剂在冷凝器中冷却，放出冷凝热而液化。

    ③液化后的制冷剂，经膨胀阀进人蒸发器，从室内空气中吸取汽化所需的蒸发热，同时

    使室内空气冷却，即制冷。‘

    ④蒸发后的制冷剂回到压缩机中，被再度压缩。‘

    ⑤燃气发动机的排热(缸套热与高温烟气)作为热水回收使用。

    (2)制热运行模式

    ①燃气发动机驱动压缩机，压缩工质(制冷剂)。

    ②压缩后的高温高压制冷剂在冷凝器中冷却，放出冷凝热而液化。冷凝热用于加热室内空气，达到采暖效果，即供热。

    ③液化后的制冷剂，经膨胀阀进人蒸发器，从室外空气中吸取汽化所需的蒸发热。

    ④蒸发后的制冷剂回到压缩机中，被再度压缩。

    ⑤燃气发动机的排热作为热水回收使用。