为实现欧洲环境目标，我们必须大幅降低快速扩张的城市所排放的二氧化碳。将城市转型为“智慧城市”的关键环节之一，便是对建筑进行翻新和改造，加装低排放供暖系统。热泵技术在此过程中发挥着核心作用，因为它可利用环境中的能量来提供供暖和热水。然而，由于城市空间有限，热泵必须集成到现有建筑中，并与既有供暖系统兼容。此外，其安装及运行成本也须具备吸引力，方能确保在城市地区推广热泵既具有经济可行性，又具备环境可持续性。
“绿色热泵”（GreenHP）项目通过开发一种先进的30千瓦供暖系统，应对了上述挑战。该系统采用空气/水源热泵技术，环境影响极小，适用于人口稠密地区及城市中的多户住宅和商业建筑的节能改造，并具备与未来能源系统（如智能电网）集成的潜力。编译 陈讲运
相关研究采用了一种全面的多层次研究方法：从创新热泵部件（如新型换热器、风机和压缩机样机）的研制，到先进系统集成理念的探索。为确保研究成果及GreenHP理念得以广泛、自由地传播，项目联合体中未纳入任何热泵整机制造商，而是由经验丰富的科研机构和零部件制造商组成。
为将GreenHP集成至未来的智能能源系统，本项目开发了一种基于模型预测控制（MPC）方法的增强型三层控制器平台概念，该平台可在确保整体热泵系统最高运行效率的同时，以最低成本实现负荷平衡。在所有研究案例中，相较于基准控制器，GreenHP控制器可节省总现金流的4%至22%。负责GreenHP系统整体热管理的系统控制器已在硬件与系统层面完成设计，并已开发至可市场化水平。
在部件及整机层面，制冷循环系统及多个部件均针对丙烷制冷剂进行了优化，从而使30 kW GreenHP原型机组的制冷剂充注量降低至2 kg以内，即每千瓦热功率对应的制冷剂充注量仅为65 g。通过在冷凝器和蒸发器中采用铝制多孔挤压管（MPE），进一步减少了制冷剂充注量。蒸发器空气侧则通过开发高效翅片与先进风机设计实现了优化，在结霜工况下使风机运行能耗降低了10%。在制冷剂侧，引入了一种新型仿生分配器，用于将制冷剂均匀分配至蒸发器的MPE管路中。
一款采用增强型蒸汽喷射技术的变频涡旋压缩机原型机，确保了GreenHP在整个运行范围内的高季节性能系数。为进一步减少制冷剂充注量，优化了油池设计，使润滑油用量从3.3升降至1升。
绿色热泵（GreenHP）原型机组在依据国际标准进行测试时，几乎实现了所有预设的性能指标。尤其在季节性能系数（SCOP）方面表现优异，达到3.3，与同属10–20 kW小容量范围内的最佳性能热泵机组相当。
综上所述，GreenHP在整机、部件及系统层面均展现出极具前景的研究成果，为后续研究项目奠定了坚实基础。为进一步挖掘能效提升潜力并持续优化GreenHP机组的整体性能，仍需在部件与系统层面开展更多研究工作，包括大量实地实测。
GREENHP——用于建筑改造的下一代热泵
建筑行业是当今欧洲能源的主要消费领域之一，过去20年整体呈上升趋势。为了实现当前的欧盟20-20-20目标或欧盟能源路线图2050中设定的目标，必须翻新和改造这些建筑，并更换基于化石燃料或直接电加热的低效供暖系统。拟议的热泵技术为当前和未来的挑战提供了解决方案。
GreenHP项目的目标是研究并开发一种基于高容量空气/水热泵的新型高效供暖系统，用于多户住宅和商业建筑的改造。这种高功率热泵系统将使用替代制冷剂，并与大型（可再生）能源系统（尤其是智能电网）相互作用，并整合光伏、太阳能热能等其他可再生能源以及储能。
为了应对相关的科学挑战，联盟将采用整体方法，涵盖系统集成层面、热泵单元和组件层面的研究课题。这将主要用于城市中高容量空气/水热泵的改造应用。所产生的技术解决方案将巩固欧洲行业的技术领导地位，并巩固其在日益激烈且全球化的市场竞争中的地位。
GreenHP项目的整体方法需要一个特殊的联盟结构，项目合作伙伴能够在共同基础上合作并利用项目成果。该联盟仅包含原厂设备制造商和研究机构，将向所有欧洲热泵制造商公开提供设备设计和系统集成的技术。通过这一举措，GreenHP项目将激发竞争，寻找最适合市场的最佳解决方案，从而产生更大影响。联盟意识到，这需要对热泵制造商以及建筑师、城市规划师、安装人员和最终用户进行强有力的传播。
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