燃氣熱泵（Gas Engine-driven Heat Pump，GHP）是天然氣發(fā)動機驅動的先進熱泵系統(tǒng)，單一系統(tǒng)可提供制冷、供暖及生活熱水等多種用能需求，實現(xiàn)能源的梯級高效利用，是符合“雙碳”背景下的先進低碳節(jié)能技術，其中GHP控制系統(tǒng)是其核心組成部分。中國科學院廣州能源研究所儲能技術研究室馮自平團隊長期致力于燃氣熱泵技術及系統(tǒng)的深入研究，近期提出一種GHP嵌入式控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控燃氣熱泵冷熱水機組。該研究成果以Control system and operational characteristics of gas engine-driven heat pump為題，發(fā)表于制冷領域國際學術期刊International Journal of Refrigeration。
論文詳細介紹了控制系統(tǒng)架構以及各功能模塊，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。由于外部環(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。文章還通過制冷和制熱實驗，討論了基于該控制系統(tǒng)的GHP系統(tǒng)的運行特性。研究結果表明，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冷熱水機組出水溫度的穩(wěn)定性和準確性。在制熱模式下，隨著發(fā)動機轉速從1200 rpm逐漸增加到2400 rpm，熱泵的制熱能力從42.37千瓦增加到75.2千瓦，而GHP系統(tǒng)的制熱能力則從56.18千瓦增加到105.87千瓦。發(fā)動機的廢熱回收顯著提高了系統(tǒng)供熱能力和一次能源利用率。對GHP的控制系統(tǒng)和運行特性的研究有助于大幅提高GHP系統(tǒng)的性能。
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GHP主控制器主要功能模塊
GHP主控制器電路板
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