燃气热泵（GHP）是一项可同时提供空间制冷、制热及生活热水的先进节能技术。与电热泵（EHP）相比，具有一次能源利用率（PER）高、所需配电容量小，低温下制热性能几乎不衰减等优势。EMC易倍体育广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队自2006年主持科技部863计划项目“燃气热泵（GHP）研制关键技术”起，就燃气热泵技术开展了系列研究，近3年累计公开发表专利12项、软著7个，制定企业标准91项。 

　　近期EMC易倍体育广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队在GHP技术的多模式性能实验研究、数值模型构建及控制技术等方面取得了多项创新性研究成果，并在此基础上实现了GHP技术的产业化。数十余篇科技论文成果在Applied Thermal Engineering、International Journal of Refrigeration, Thermal Science and Engineering Progress, 《化工进展》《太阳能学报》等国内外知名专业期刊上相继发表。主要研究成果简介如下： 

　　1. 开发了国内首套使用燃气发动机驱动R410A制冷剂开启式涡旋压缩机的高能效GHP系统实验平台（含空气源及水源），开展多模式运行的性能实验研究。在空气源GHP系统上开展制冷、制热、制冷+生活热水联供、制热+生活热水联供及纯生活热水共计5种模式运行的性能实验研究，在水源GHP（WGHP）系统上进行冷热联供特性的实验研究；在不同运行模式中考察了出水温度、发动机转速、环境温度、进水流量、制冷负荷率等因素对GHP系统性能的影响。研究将GHP系统的一次能效（PER）解耦成热泵能效（COP）与发动机热效率（η_eng）两个参数进行研究，得到了PER变化的本质原因；在-20 ℃超低温环境下针对多种余热回收方式（mode-1~mode-4）进行了具体对比分析，补充了低温制热实测数据空白；WGHP系统的总PER和余热回收率（R_rec,res）分别为2.479~3.532和70.90%~83.50%，表明了系统具有较高能效的同时还具有良好的余热回收效果。相关成果链接如下： 

　　原文链接： 

　　（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. 开展了GHP系统的数值模拟研究，包含动力系统数值模拟研究和无外输电力的GHP系统模型模拟研究。研究首次建立了燃气热泵余热回收系统的多元回归模型，并创新性地设计出一种实验过程及通用算法，可以有效分析缺乏厂商信息参数的压缩机的内部深层耦合规律。研究发现涡旋压缩机的机械效率和？效率在典型工况下分别为68.20%~97.52%和55.71%~77.12%。针对缺电和完全无电场景，创新性首次提出了一种无外输电力的热泵系统（NEHP），包含发动机变转速与定转速的两种NEHP系统。对比NEHP-G与电热泵（EHP）两系统经济性时需要考虑当地气电比r_ge，r_ge小于等经济气电比（r_ge,eq）时，NEHP-G具有比EHP更优的经济性。相关成果链接如下： 

　　原文链接： 

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

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

　　3. 提出了一种GHP嵌入式控制系统，可以实现系统的灵活精准控制。研究介绍了多输入输出控制模块、发动机控制模块、蒸发温度控制模块、人机交互模块等GHP核心控制模块的设计原则和方法，阐述了GHP控制器如何与发动机ECU实时可靠通讯，进而实现发动机转速、启停等控制。随着外部环境和热负荷的不断变化，GHP系统具有滞后、非线性和时变特点，需要实时调整发动机档位，通过精细化控制实现GHP系统的出水温度快速逼近并稳定在目标值。通过主控制器对发动机转速和蒸发器过热进行双闭环控制，可以保证GHP冷热水机系统出水温度的稳定性和准确性。 

　　原文链接： 

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

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

GHP系统多模式运行原理示意图

（通过相关阀体调节便可实现5种运行模式自由切换）