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随着电力空调引发的电力危机和天然气在中国的广泛使用，以天然气驱动的燃气热泵逐渐受到重视。燃气热泵(GHP)是以燃气发动机为动力源，充分利用发动机废热以及低品位环境热量，实现冬季采暖、夏季制冷的空调供热装置。燃气热泵空调具有机组效率高，制热能力强，运行费用低，节能环保的优点，有利于改善电力与燃气的峰谷平衡，可广泛应用于中小型商场、宾馆、办公楼、娱乐场所、医院、住宅、学校等需要空调的场所。燃气热泵技术在日本、美国及欧洲等发达国家已比较成熟，应用也非常普遍。在中国，由于受到能源政策、技术经济环境、能源供应状况及价格等因素的制约，燃气热泵技术直到近年才得到一定的重视。
本文对燃气热泵进行了较为全面的数值模拟研究，旨在推动该技术在国内的研发及推广应用。主要研究内容如下：
以本实验室和海尔集团合作开发的燃气热泵机组为原型，建立了燃气热泵各部件及总系统的数学模型，利用该模型，对系统性能进行了模拟计算与分析，为后续的优化匹配及智能控制研究奠定了基础。燃气热泵虽然是一种新型的供热空调装置，但其所用的主要部件(发动机、压缩机、换热器等)都经过了多年的发展完善，基础理论研究亦相当完备，具有完整的基础理论体系。燃气热泵仿真是以这些基础理论为依据，通过对各主要部件建模，并将各部件模型有机耦合，联立求解，实现对整个装置性能的模拟。
燃气热泵仿真模型由两大部分构成，即发动机模型和热泵模型。其中发动机部分还包括烟水换热装置；热泵模型包括涡旋式压缩机、热力膨胀阀、冷凝器、蒸发器4个子模型。利用该数学模型，对天然气发动机的性能进行了模拟计算，研究了点火提前角、压缩比、过量空气系数等参数对发动机性能的影响，为天然气发动机的优化设计和控制提供了理论依据；对整个机组的性能进行了研究，结果表明燃气热泵的一次能源利用率高于其它常用的供热空调装置，并且具有良好的变容量调节能力和优越的部分负荷性能。
本文以计算机仿真为主要研究工具，以性能分析、优化匹配为主要研究目的，所采用的方法和得出的结论可供燃气热泵研究和设计时参考。