探討液化天然氣公交車冷量回收汽車空調系統

李健

摘要： 本文簡述了液化天然氣冷能回收技術的概念及作用，分析了將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性，并以此為依據，擬定了具體的實施方案，希望能對能源的優化配置、倡導低碳環保生活提供幫助。

Abstract： This paper briefly describes the concept and function of LNG cold energy recycling technology， analyzes the feasibility of applying liquefied natural gas （LNG） to the of bus air conditioning system， and on this basis， proposes the concrete implementation plan， hoping to be helpful for the optimization of energy configuration and advocating low carbon life.

關鍵詞： 液化天然氣；汽車；冷量回收；空調系統

Key words： liquefied natural gas （LNG）；car；cold energy recycling；air conditioning system

中圖分類號：U469.75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

將天然氣用液體儲存的形式替代傳統的壓縮儲存形式，能有效降低汽車的載重量，盡可能延長汽車的行駛路程。作為一種新型清潔能源，液化天然氣具有燃燒熱值高、排放的尾氣對環境的污染小、存儲量大等優勢，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。如何進一步提高液化天然氣的使用率，實現清潔能源的合理優化配置成為了相關部門探索的重點。本文將利用液化天然氣冷量高的特點，探討將其利用于公共汽車空調系統的可能性，充分體現液化天然氣的實用性與社會價值。

1 液化天然氣冷能回收技術

1.1 液化天然氣冷能回收技術的概述 液化天然氣對存儲溫度的要求較高，一般控制在零下一百五十度左右，以液體的形式存在，具有攜帶輕便、體積小巧的特點。發動機運轉前，需要將液化天然氣高溫加熱，使其由液化形態逐漸轉變為氣化形態，為汽車的正常行駛提供必要的動力。在液化天然氣向氣體形式轉變的過程中，會釋放約900kJ/kg的冷能資源，如若能找到一種方法，將液化天然氣氣化過程中產生的冷能利用起來，將會創造巨大的經濟效益與社會效益，是節能減排工作的又一項突破。

1.2 液化天然氣冷能回收空調技術 目前，國外已有公司將液化天然氣氣化過程產生的冷能資源運用到食品冷藏中，為我們進一步探討如何將冷能運用于公交空調系統提供了必要的信息數據支持。當前的構想是在液化天然氣供氣系統中加設一個專門的低溫熱交換器，便于空調冷媒帶走氣化過程產生的冷能，并通過汽車空氣換熱裝置實現空調系統的制冷要求。我國早年就有許多專家學者萌生了將液化天然氣中的冷能資源運用于空調系統中的構想，為此次的探究活動奠定了理論基礎。

2 將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性分析

2.1 汽車空調熱負荷計算 要想設計出科學合理的設計方案，就要分步驟，對公交空調的實際負荷做出較為精準的估計。當前，全球計算空調實際負荷量的主流方法有穩態計算法與動態計算法兩種。相較于動態計算方法，穩態計算方法更具實用性、簡便性，能如實反映出空調負荷的實際變化量。本次試驗充分考慮到公交車在實際行車過程中可能遇到的一系列問題，如速度變化、氣候變化等，選用了較為簡單有效的穩態計算方法輔助試驗。

一般來說，公交車的空調熱負荷量由車內駕駛者與乘客散發的熱負荷、空調風機產生的熱負荷、發動機導入車內的熱負荷、車外熱度導入車內的熱負荷等相加而得。要進一步完善空氣冷卻器的設計，就要結合公交車的實際情況，對其空調在行車過程中可能需要的冷量值進行科學預估，不斷精確公交車空氣冷卻器的功率范圍。

根據有效資料顯示，液化天然氣在氣化過程中產生的冷能的實際回收率不到一半，若使用冷能裝置的城市公交空調系統冷能回收高于理論數據，則實際可回收的最大冷能值為3.15kW。

3 將液化天然氣運用于公交空調系統的設計方案

3.1 冷量回收系統的組成要素 當前，國內外已經在液化天然氣供氣技術領域取得了一定成績，具有較為豐富的理論經驗與數據資料，對技術人員進行冷量研究提供幫助。通過圖1可知，液化天然氣冷量回收系統由冷回收換熱器、循環水泵與水箱、空氣換熱器及各種輔助元件構成。①冷回收換熱器。冷回收換熱器是整個公交冷能空調回收系統中的重中之重。一般情況下，冷媒會與液化的天然氣在冷回收轉換器中進行換熱。在此過程中，若要確保冷交換器具備足夠的熱能與冷能進行交換，使液化天然氣獲得最大回收率，就必須要充分考慮冷媒的最低結冰溫度，盡量避免出現冷媒結冰率過高阻礙冷熱轉換的情況發生。設計者在制定涉及方案的時候，一定要將冷媒的結冰情況考慮在內，將其控制在一個合理范圍，以提高冷回收換熱器的工作效率，使空調系統得以正常運轉。②蓄冷系統。由于公交車在實際運行時會出現許多突發狀況，可能導致發動機運轉不暢等問題，嚴重影響空調制冷系統的正常運轉。在公交車上加裝一套蓄冷系統，就能夠在冷量回收裝置產生過多冷氣的時候，將多余的冷氣儲存起來，用于應對突發狀況，進一步維持公交車供冷需求。③空調末端系統。空調末端系統也是公交車空調系統的重要組成部分，它能將空調冷媒通過管道傳導的冷氣輸送到公交車內的各個角落，維持公交制冷系統的正常運轉。④循環系統。在公交空調系統中加設循環系統，能促進空調管道內冷氣的流動，使其將冷風輸送到車內各處。在出現緊急情況，如內壓異常時，循環系統能開啟安全管路，進行泄壓工作，盡量確保整個空調系統安全、有序的運行。

3.2 冷媒的選擇要求 冷媒就是通常提及到的載冷劑，它能將液化天然氣氣化后產生的冷能牽引到空氣換熱器中，幫助進一步實現公共汽車空調制冷工作。冷媒的選擇需要注意的內容十分繁復，設計者要盡量挑選熱容較大的冷媒，以有效減少載冷劑的需求量，節省設計成本。除此之外，還要充分考慮公交車的實際空間大小、動力粘度對公交空調管網造成的破壞，應選擇導熱率較好且粘度較小的冷媒。為了有效延長空調系統的使用壽命，設計人員要充分了解不同冷媒的化學特性，挑選出化學成分穩定、無毒無害、不會對內部管網造成腐蝕、不會在高溫下被引爆的載冷劑投入使用。

4 結束語

綜上所述，液化天然氣作為一種新型清潔能源，具有燃燒熱值高、存儲量大、車載面積小、便于攜帶等優勢，投入使用后能有效降低汽車尾氣對大氣造成的污染，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。由于液化天然氣在遇高溫氣化的過程中會釋放出較大的冷能，若是將其運用于公交車或出租車夏季空調制冷中，就能提高液化天然氣的利用率，進一步實現資源的優化合理配置，迎合國家低碳環保的節能減排需求。筆者將回收得到的冷量再次利用到公共汽車空調制冷中，通過計算汽車空調實際熱負荷值與估計液化天然氣中可回收的最大冷量值的方式，對該做法的可行性進行了較為深入的探討。不僅如此，還將冷量回收系統分為四個環節進行簡要分析，簡述了空調制冷系統中冷媒的選擇要素，為最終實現設想做好了鋪墊工作。

參考文獻：

[1]郎峰.液化天然氣（LNG）公交車冷量回收汽車空調系統的研究[D].山東建筑大學，2011.

[2]張哲，孫冰冰，田津津.LNG冷藏車冷量回收的各種方法比較分析[J].低溫與超導，2011（11）.

[3]魏鵬威，張建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交車空調制冷系統優化[J].低溫與超導，2012（05）.

[4]張哲，郭永剛，田津津.液化天然氣（LNG）冷藏車冷量回收換熱器的設計[J].低溫與超導，2012（07）.

[5]于飛.液化天然氣城市公交車輛動力匹配技術研究[D].青島理工大學，2011.endprint

摘要： 本文簡述了液化天然氣冷能回收技術的概念及作用，分析了將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性，并以此為依據，擬定了具體的實施方案，希望能對能源的優化配置、倡導低碳環保生活提供幫助。

Abstract： This paper briefly describes the concept and function of LNG cold energy recycling technology， analyzes the feasibility of applying liquefied natural gas （LNG） to the of bus air conditioning system， and on this basis， proposes the concrete implementation plan， hoping to be helpful for the optimization of energy configuration and advocating low carbon life.

關鍵詞： 液化天然氣；汽車；冷量回收；空調系統

Key words： liquefied natural gas （LNG）；car；cold energy recycling；air conditioning system

中圖分類號：U469.75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

將天然氣用液體儲存的形式替代傳統的壓縮儲存形式，能有效降低汽車的載重量，盡可能延長汽車的行駛路程。作為一種新型清潔能源，液化天然氣具有燃燒熱值高、排放的尾氣對環境的污染小、存儲量大等優勢，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。如何進一步提高液化天然氣的使用率，實現清潔能源的合理優化配置成為了相關部門探索的重點。本文將利用液化天然氣冷量高的特點，探討將其利用于公共汽車空調系統的可能性，充分體現液化天然氣的實用性與社會價值。

1 液化天然氣冷能回收技術

1.1 液化天然氣冷能回收技術的概述 液化天然氣對存儲溫度的要求較高，一般控制在零下一百五十度左右，以液體的形式存在，具有攜帶輕便、體積小巧的特點。發動機運轉前，需要將液化天然氣高溫加熱，使其由液化形態逐漸轉變為氣化形態，為汽車的正常行駛提供必要的動力。在液化天然氣向氣體形式轉變的過程中，會釋放約900kJ/kg的冷能資源，如若能找到一種方法，將液化天然氣氣化過程中產生的冷能利用起來，將會創造巨大的經濟效益與社會效益，是節能減排工作的又一項突破。

1.2 液化天然氣冷能回收空調技術 目前，國外已有公司將液化天然氣氣化過程產生的冷能資源運用到食品冷藏中，為我們進一步探討如何將冷能運用于公交空調系統提供了必要的信息數據支持。當前的構想是在液化天然氣供氣系統中加設一個專門的低溫熱交換器，便于空調冷媒帶走氣化過程產生的冷能，并通過汽車空氣換熱裝置實現空調系統的制冷要求。我國早年就有許多專家學者萌生了將液化天然氣中的冷能資源運用于空調系統中的構想，為此次的探究活動奠定了理論基礎。

2 將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性分析

2.1 汽車空調熱負荷計算 要想設計出科學合理的設計方案，就要分步驟，對公交空調的實際負荷做出較為精準的估計。當前，全球計算空調實際負荷量的主流方法有穩態計算法與動態計算法兩種。相較于動態計算方法，穩態計算方法更具實用性、簡便性，能如實反映出空調負荷的實際變化量。本次試驗充分考慮到公交車在實際行車過程中可能遇到的一系列問題，如速度變化、氣候變化等，選用了較為簡單有效的穩態計算方法輔助試驗。

一般來說，公交車的空調熱負荷量由車內駕駛者與乘客散發的熱負荷、空調風機產生的熱負荷、發動機導入車內的熱負荷、車外熱度導入車內的熱負荷等相加而得。要進一步完善空氣冷卻器的設計，就要結合公交車的實際情況，對其空調在行車過程中可能需要的冷量值進行科學預估，不斷精確公交車空氣冷卻器的功率范圍。

根據有效資料顯示，液化天然氣在氣化過程中產生的冷能的實際回收率不到一半，若使用冷能裝置的城市公交空調系統冷能回收高于理論數據，則實際可回收的最大冷能值為3.15kW。

3 將液化天然氣運用于公交空調系統的設計方案

3.1 冷量回收系統的組成要素 當前，國內外已經在液化天然氣供氣技術領域取得了一定成績，具有較為豐富的理論經驗與數據資料，對技術人員進行冷量研究提供幫助。通過圖1可知，液化天然氣冷量回收系統由冷回收換熱器、循環水泵與水箱、空氣換熱器及各種輔助元件構成。①冷回收換熱器。冷回收換熱器是整個公交冷能空調回收系統中的重中之重。一般情況下，冷媒會與液化的天然氣在冷回收轉換器中進行換熱。在此過程中，若要確保冷交換器具備足夠的熱能與冷能進行交換，使液化天然氣獲得最大回收率，就必須要充分考慮冷媒的最低結冰溫度，盡量避免出現冷媒結冰率過高阻礙冷熱轉換的情況發生。設計者在制定涉及方案的時候，一定要將冷媒的結冰情況考慮在內，將其控制在一個合理范圍，以提高冷回收換熱器的工作效率，使空調系統得以正常運轉。②蓄冷系統。由于公交車在實際運行時會出現許多突發狀況，可能導致發動機運轉不暢等問題，嚴重影響空調制冷系統的正常運轉。在公交車上加裝一套蓄冷系統，就能夠在冷量回收裝置產生過多冷氣的時候，將多余的冷氣儲存起來，用于應對突發狀況，進一步維持公交車供冷需求。③空調末端系統。空調末端系統也是公交車空調系統的重要組成部分，它能將空調冷媒通過管道傳導的冷氣輸送到公交車內的各個角落，維持公交制冷系統的正常運轉。④循環系統。在公交空調系統中加設循環系統，能促進空調管道內冷氣的流動，使其將冷風輸送到車內各處。在出現緊急情況，如內壓異常時，循環系統能開啟安全管路，進行泄壓工作，盡量確保整個空調系統安全、有序的運行。

3.2 冷媒的選擇要求 冷媒就是通常提及到的載冷劑，它能將液化天然氣氣化后產生的冷能牽引到空氣換熱器中，幫助進一步實現公共汽車空調制冷工作。冷媒的選擇需要注意的內容十分繁復，設計者要盡量挑選熱容較大的冷媒，以有效減少載冷劑的需求量，節省設計成本。除此之外，還要充分考慮公交車的實際空間大小、動力粘度對公交空調管網造成的破壞，應選擇導熱率較好且粘度較小的冷媒。為了有效延長空調系統的使用壽命，設計人員要充分了解不同冷媒的化學特性，挑選出化學成分穩定、無毒無害、不會對內部管網造成腐蝕、不會在高溫下被引爆的載冷劑投入使用。

4 結束語

綜上所述，液化天然氣作為一種新型清潔能源，具有燃燒熱值高、存儲量大、車載面積小、便于攜帶等優勢，投入使用后能有效降低汽車尾氣對大氣造成的污染，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。由于液化天然氣在遇高溫氣化的過程中會釋放出較大的冷能，若是將其運用于公交車或出租車夏季空調制冷中，就能提高液化天然氣的利用率，進一步實現資源的優化合理配置，迎合國家低碳環保的節能減排需求。筆者將回收得到的冷量再次利用到公共汽車空調制冷中，通過計算汽車空調實際熱負荷值與估計液化天然氣中可回收的最大冷量值的方式，對該做法的可行性進行了較為深入的探討。不僅如此，還將冷量回收系統分為四個環節進行簡要分析，簡述了空調制冷系統中冷媒的選擇要素，為最終實現設想做好了鋪墊工作。

參考文獻：

[1]郎峰.液化天然氣（LNG）公交車冷量回收汽車空調系統的研究[D].山東建筑大學，2011.

[2]張哲，孫冰冰，田津津.LNG冷藏車冷量回收的各種方法比較分析[J].低溫與超導，2011（11）.

[3]魏鵬威，張建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交車空調制冷系統優化[J].低溫與超導，2012（05）.

[4]張哲，郭永剛，田津津.液化天然氣（LNG）冷藏車冷量回收換熱器的設計[J].低溫與超導，2012（07）.

[5]于飛.液化天然氣城市公交車輛動力匹配技術研究[D].青島理工大學，2011.endprint

摘要： 本文簡述了液化天然氣冷能回收技術的概念及作用，分析了將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性，并以此為依據，擬定了具體的實施方案，希望能對能源的優化配置、倡導低碳環保生活提供幫助。

Abstract： This paper briefly describes the concept and function of LNG cold energy recycling technology， analyzes the feasibility of applying liquefied natural gas （LNG） to the of bus air conditioning system， and on this basis， proposes the concrete implementation plan， hoping to be helpful for the optimization of energy configuration and advocating low carbon life.

關鍵詞： 液化天然氣；汽車；冷量回收；空調系統

Key words： liquefied natural gas （LNG）；car；cold energy recycling；air conditioning system

中圖分類號：U469.75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

將天然氣用液體儲存的形式替代傳統的壓縮儲存形式，能有效降低汽車的載重量，盡可能延長汽車的行駛路程。作為一種新型清潔能源，液化天然氣具有燃燒熱值高、排放的尾氣對環境的污染小、存儲量大等優勢，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。如何進一步提高液化天然氣的使用率，實現清潔能源的合理優化配置成為了相關部門探索的重點。本文將利用液化天然氣冷量高的特點，探討將其利用于公共汽車空調系統的可能性，充分體現液化天然氣的實用性與社會價值。

1 液化天然氣冷能回收技術

1.1 液化天然氣冷能回收技術的概述 液化天然氣對存儲溫度的要求較高，一般控制在零下一百五十度左右，以液體的形式存在，具有攜帶輕便、體積小巧的特點。發動機運轉前，需要將液化天然氣高溫加熱，使其由液化形態逐漸轉變為氣化形態，為汽車的正常行駛提供必要的動力。在液化天然氣向氣體形式轉變的過程中，會釋放約900kJ/kg的冷能資源，如若能找到一種方法，將液化天然氣氣化過程中產生的冷能利用起來，將會創造巨大的經濟效益與社會效益，是節能減排工作的又一項突破。

1.2 液化天然氣冷能回收空調技術 目前，國外已有公司將液化天然氣氣化過程產生的冷能資源運用到食品冷藏中，為我們進一步探討如何將冷能運用于公交空調系統提供了必要的信息數據支持。當前的構想是在液化天然氣供氣系統中加設一個專門的低溫熱交換器，便于空調冷媒帶走氣化過程產生的冷能，并通過汽車空氣換熱裝置實現空調系統的制冷要求。我國早年就有許多專家學者萌生了將液化天然氣中的冷能資源運用于空調系統中的構想，為此次的探究活動奠定了理論基礎。

2 將液化天然氣運用于公交空調系統的可行性分析

2.1 汽車空調熱負荷計算 要想設計出科學合理的設計方案，就要分步驟，對公交空調的實際負荷做出較為精準的估計。當前，全球計算空調實際負荷量的主流方法有穩態計算法與動態計算法兩種。相較于動態計算方法，穩態計算方法更具實用性、簡便性，能如實反映出空調負荷的實際變化量。本次試驗充分考慮到公交車在實際行車過程中可能遇到的一系列問題，如速度變化、氣候變化等，選用了較為簡單有效的穩態計算方法輔助試驗。

一般來說，公交車的空調熱負荷量由車內駕駛者與乘客散發的熱負荷、空調風機產生的熱負荷、發動機導入車內的熱負荷、車外熱度導入車內的熱負荷等相加而得。要進一步完善空氣冷卻器的設計，就要結合公交車的實際情況，對其空調在行車過程中可能需要的冷量值進行科學預估，不斷精確公交車空氣冷卻器的功率范圍。

根據有效資料顯示，液化天然氣在氣化過程中產生的冷能的實際回收率不到一半，若使用冷能裝置的城市公交空調系統冷能回收高于理論數據，則實際可回收的最大冷能值為3.15kW。

3 將液化天然氣運用于公交空調系統的設計方案

3.1 冷量回收系統的組成要素 當前，國內外已經在液化天然氣供氣技術領域取得了一定成績，具有較為豐富的理論經驗與數據資料，對技術人員進行冷量研究提供幫助。通過圖1可知，液化天然氣冷量回收系統由冷回收換熱器、循環水泵與水箱、空氣換熱器及各種輔助元件構成。①冷回收換熱器。冷回收換熱器是整個公交冷能空調回收系統中的重中之重。一般情況下，冷媒會與液化的天然氣在冷回收轉換器中進行換熱。在此過程中，若要確保冷交換器具備足夠的熱能與冷能進行交換，使液化天然氣獲得最大回收率，就必須要充分考慮冷媒的最低結冰溫度，盡量避免出現冷媒結冰率過高阻礙冷熱轉換的情況發生。設計者在制定涉及方案的時候，一定要將冷媒的結冰情況考慮在內，將其控制在一個合理范圍，以提高冷回收換熱器的工作效率，使空調系統得以正常運轉。②蓄冷系統。由于公交車在實際運行時會出現許多突發狀況，可能導致發動機運轉不暢等問題，嚴重影響空調制冷系統的正常運轉。在公交車上加裝一套蓄冷系統，就能夠在冷量回收裝置產生過多冷氣的時候，將多余的冷氣儲存起來，用于應對突發狀況，進一步維持公交車供冷需求。③空調末端系統。空調末端系統也是公交車空調系統的重要組成部分，它能將空調冷媒通過管道傳導的冷氣輸送到公交車內的各個角落，維持公交制冷系統的正常運轉。④循環系統。在公交空調系統中加設循環系統，能促進空調管道內冷氣的流動，使其將冷風輸送到車內各處。在出現緊急情況，如內壓異常時，循環系統能開啟安全管路，進行泄壓工作，盡量確保整個空調系統安全、有序的運行。

3.2 冷媒的選擇要求 冷媒就是通常提及到的載冷劑，它能將液化天然氣氣化后產生的冷能牽引到空氣換熱器中，幫助進一步實現公共汽車空調制冷工作。冷媒的選擇需要注意的內容十分繁復，設計者要盡量挑選熱容較大的冷媒，以有效減少載冷劑的需求量，節省設計成本。除此之外，還要充分考慮公交車的實際空間大小、動力粘度對公交空調管網造成的破壞，應選擇導熱率較好且粘度較小的冷媒。為了有效延長空調系統的使用壽命，設計人員要充分了解不同冷媒的化學特性，挑選出化學成分穩定、無毒無害、不會對內部管網造成腐蝕、不會在高溫下被引爆的載冷劑投入使用。

4 結束語

綜上所述，液化天然氣作為一種新型清潔能源，具有燃燒熱值高、存儲量大、車載面積小、便于攜帶等優勢，投入使用后能有效降低汽車尾氣對大氣造成的污染，被廣泛應用于出租車、環衛車等服務性汽車中，具有十分廣闊的發展前景。由于液化天然氣在遇高溫氣化的過程中會釋放出較大的冷能，若是將其運用于公交車或出租車夏季空調制冷中，就能提高液化天然氣的利用率，進一步實現資源的優化合理配置，迎合國家低碳環保的節能減排需求。筆者將回收得到的冷量再次利用到公共汽車空調制冷中，通過計算汽車空調實際熱負荷值與估計液化天然氣中可回收的最大冷量值的方式，對該做法的可行性進行了較為深入的探討。不僅如此，還將冷量回收系統分為四個環節進行簡要分析，簡述了空調制冷系統中冷媒的選擇要素，為最終實現設想做好了鋪墊工作。

參考文獻：

[1]郎峰.液化天然氣（LNG）公交車冷量回收汽車空調系統的研究[D].山東建筑大學，2011.

[2]張哲，孫冰冰，田津津.LNG冷藏車冷量回收的各種方法比較分析[J].低溫與超導，2011（11）.

[3]魏鵬威，張建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交車空調制冷系統優化[J].低溫與超導，2012（05）.

[4]張哲，郭永剛，田津津.液化天然氣（LNG）冷藏車冷量回收換熱器的設計[J].低溫與超導，2012（07）.

[5]于飛.液化天然氣城市公交車輛動力匹配技術研究[D].青島理工大學，2011.endprint