探讨液化天然气公交车冷量回收汽车空调系统

李健

摘要： 本文简述了液化天然气冷能回收技术的概念及作用，分析了将液化天然气运用于公交空调系统的可行性，并以此为依据，拟定了具体的实施方案，希望能对能源的优化配置、倡导低碳环保生活提供帮助。

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.

关键词： 液化天然气；汽车；冷量回收；空调系统

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

中图分类号：U469.75 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

将天然气用液体储存的形式替代传统的压缩储存形式，能有效降低汽车的载重量，尽可能延长汽车的行驶路程。作为一种新型清洁能源，液化天然气具有燃烧热值高、排放的尾气对环境的污染小、存储量大等优势，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。如何进一步提高液化天然气的使用率，实现清洁能源的合理优化配置成为了相关部门探索的重点。本文将利用液化天然气冷量高的特点，探讨将其利用于公共汽车空调系统的可能性，充分体现液化天然气的实用性与社会价值。

1 液化天然气冷能回收技术

1.1 液化天然气冷能回收技术的概述 液化天然气对存储温度的要求较高，一般控制在零下一百五十度左右，以液体的形式存在，具有携带轻便、体积小巧的特点。发动机运转前，需要将液化天然气高温加热，使其由液化形态逐渐转变为气化形态，为汽车的正常行驶提供必要的动力。在液化天然气向气体形式转变的过程中，会释放约900kJ/kg的冷能资源，如若能找到一种方法，将液化天然气气化过程中产生的冷能利用起来，将会创造巨大的经济效益与社会效益，是节能减排工作的又一项突破。

1.2 液化天然气冷能回收空调技术 目前，国外已有公司将液化天然气气化过程产生的冷能资源运用到食品冷藏中，为我们进一步探讨如何将冷能运用于公交空调系统提供了必要的信息数据支持。当前的构想是在液化天然气供气系统中加设一个专门的低温热交换器，便于空调冷媒带走气化过程产生的冷能，并通过汽车空气换热装置实现空调系统的制冷要求。我国早年就有许多专家学者萌生了将液化天然气中的冷能资源运用于空调系统中的构想，为此次的探究活动奠定了理论基础。

2 将液化天然气运用于公交空调系统的可行性分析

2.1 汽车空调热负荷计算 要想设计出科学合理的设计方案，就要分步骤，对公交空调的实际负荷做出较为精准的估计。当前，全球计算空调实际负荷量的主流方法有稳态计算法与动态计算法两种。相较于动态计算方法，稳态计算方法更具实用性、简便性，能如实反映出空调负荷的实际变化量。本次试验充分考虑到公交车在实际行车过程中可能遇到的一系列问题，如速度变化、气候变化等，选用了较为简单有效的稳态计算方法辅助试验。

一般来说，公交车的空调热负荷量由车内驾驶者与乘客散发的热负荷、空调风机产生的热负荷、发动机导入车内的热负荷、车外热度导入车内的热负荷等相加而得。要进一步完善空气冷却器的设计，就要结合公交车的实际情况，对其空调在行车过程中可能需要的冷量值进行科学预估，不断精确公交车空气冷却器的功率范围。

根据有效资料显示，液化天然气在气化过程中产生的冷能的实际回收率不到一半，若使用冷能装置的城市公交空调系统冷能回收高于理论数据，则实际可回收的最大冷能值为3.15kW。

3 将液化天然气运用于公交空调系统的设计方案

3.1 冷量回收系统的组成要素 当前，国内外已经在液化天然气供气技术领域取得了一定成绩，具有较为丰富的理论经验与数据资料，对技术人员进行冷量研究提供帮助。通过图1可知，液化天然气冷量回收系统由冷回收换热器、循环水泵与水箱、空气换热器及各种辅助元件构成。①冷回收换热器。冷回收换热器是整个公交冷能空调回收系统中的重中之重。一般情况下，冷媒会与液化的天然气在冷回收转换器中进行换热。在此过程中，若要确保冷交换器具备足够的热能与冷能进行交换，使液化天然气获得最大回收率，就必须要充分考虑冷媒的最低结冰温度，尽量避免出现冷媒结冰率过高阻碍冷热转换的情况发生。设计者在制定涉及方案的时候，一定要将冷媒的结冰情况考虑在内，将其控制在一个合理范围，以提高冷回收换热器的工作效率，使空调系统得以正常运转。②蓄冷系统。由于公交车在实际运行时会出现许多突发状况，可能导致发动机运转不畅等问题，严重影响空调制冷系统的正常运转。在公交车上加装一套蓄冷系统，就能够在冷量回收装置产生过多冷气的时候，将多余的冷气储存起来，用于应对突发状况，进一步维持公交车供冷需求。③空调末端系统。空调末端系统也是公交车空调系统的重要组成部分，它能将空调冷媒通过管道传导的冷气输送到公交车内的各个角落，维持公交制冷系统的正常运转。④循环系统。在公交空调系统中加设循环系统，能促进空调管道内冷气的流动，使其将冷风输送到车内各处。在出现紧急情况，如内压异常时，循环系统能开启安全管路，进行泄压工作，尽量确保整个空调系统安全、有序的运行。

3.2 冷媒的选择要求 冷媒就是通常提及到的载冷剂，它能将液化天然气气化后产生的冷能牵引到空气换热器中，帮助进一步实现公共汽车空调制冷工作。冷媒的选择需要注意的内容十分繁复，设计者要尽量挑选热容较大的冷媒，以有效减少载冷剂的需求量，节省设计成本。除此之外，还要充分考虑公交车的实际空间大小、动力粘度对公交空调管网造成的破坏，应选择导热率较好且粘度较小的冷媒。为了有效延长空调系统的使用寿命，设计人员要充分了解不同冷媒的化学特性，挑选出化学成分稳定、无毒无害、不会对内部管网造成腐蚀、不会在高温下被引爆的载冷剂投入使用。

4 结束语

综上所述，液化天然气作为一种新型清洁能源，具有燃烧热值高、存储量大、车载面积小、便于携带等优势，投入使用后能有效降低汽车尾气对大气造成的污染，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。由于液化天然气在遇高温气化的过程中会释放出较大的冷能，若是将其运用于公交车或出租车夏季空调制冷中，就能提高液化天然气的利用率，进一步实现资源的优化合理配置，迎合国家低碳环保的节能减排需求。笔者将回收得到的冷量再次利用到公共汽车空调制冷中，通过计算汽车空调实际热负荷值与估计液化天然气中可回收的最大冷量值的方式，对该做法的可行性进行了较为深入的探讨。不仅如此，还将冷量回收系统分为四个环节进行简要分析，简述了空调制冷系统中冷媒的选择要素，为最终实现设想做好了铺垫工作。

参考文献：

[1]郎峰.液化天然气（LNG）公交车冷量回收汽车空调系统的研究[D].山东建筑大学，2011.

[2]张哲，孙冰冰，田津津.LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析[J].低温与超导，2011（11）.

[3]魏鹏威，张建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化[J].低温与超导，2012（05）.

[4]张哲，郭永刚，田津津.液化天然气（LNG）冷藏车冷量回收换热器的设计[J].低温与超导，2012（07）.

[5]于飞.液化天然气城市公交车辆动力匹配技术研究[D].青岛理工大学，2011.endprint

摘要： 本文简述了液化天然气冷能回收技术的概念及作用，分析了将液化天然气运用于公交空调系统的可行性，并以此为依据，拟定了具体的实施方案，希望能对能源的优化配置、倡导低碳环保生活提供帮助。

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.

关键词： 液化天然气；汽车；冷量回收；空调系统

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

中图分类号：U469.75 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

将天然气用液体储存的形式替代传统的压缩储存形式，能有效降低汽车的载重量，尽可能延长汽车的行驶路程。作为一种新型清洁能源，液化天然气具有燃烧热值高、排放的尾气对环境的污染小、存储量大等优势，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。如何进一步提高液化天然气的使用率，实现清洁能源的合理优化配置成为了相关部门探索的重点。本文将利用液化天然气冷量高的特点，探讨将其利用于公共汽车空调系统的可能性，充分体现液化天然气的实用性与社会价值。

1 液化天然气冷能回收技术

1.1 液化天然气冷能回收技术的概述 液化天然气对存储温度的要求较高，一般控制在零下一百五十度左右，以液体的形式存在，具有携带轻便、体积小巧的特点。发动机运转前，需要将液化天然气高温加热，使其由液化形态逐渐转变为气化形态，为汽车的正常行驶提供必要的动力。在液化天然气向气体形式转变的过程中，会释放约900kJ/kg的冷能资源，如若能找到一种方法，将液化天然气气化过程中产生的冷能利用起来，将会创造巨大的经济效益与社会效益，是节能减排工作的又一项突破。

1.2 液化天然气冷能回收空调技术 目前，国外已有公司将液化天然气气化过程产生的冷能资源运用到食品冷藏中，为我们进一步探讨如何将冷能运用于公交空调系统提供了必要的信息数据支持。当前的构想是在液化天然气供气系统中加设一个专门的低温热交换器，便于空调冷媒带走气化过程产生的冷能，并通过汽车空气换热装置实现空调系统的制冷要求。我国早年就有许多专家学者萌生了将液化天然气中的冷能资源运用于空调系统中的构想，为此次的探究活动奠定了理论基础。

2 将液化天然气运用于公交空调系统的可行性分析

2.1 汽车空调热负荷计算 要想设计出科学合理的设计方案，就要分步骤，对公交空调的实际负荷做出较为精准的估计。当前，全球计算空调实际负荷量的主流方法有稳态计算法与动态计算法两种。相较于动态计算方法，稳态计算方法更具实用性、简便性，能如实反映出空调负荷的实际变化量。本次试验充分考虑到公交车在实际行车过程中可能遇到的一系列问题，如速度变化、气候变化等，选用了较为简单有效的稳态计算方法辅助试验。

一般来说，公交车的空调热负荷量由车内驾驶者与乘客散发的热负荷、空调风机产生的热负荷、发动机导入车内的热负荷、车外热度导入车内的热负荷等相加而得。要进一步完善空气冷却器的设计，就要结合公交车的实际情况，对其空调在行车过程中可能需要的冷量值进行科学预估，不断精确公交车空气冷却器的功率范围。

根据有效资料显示，液化天然气在气化过程中产生的冷能的实际回收率不到一半，若使用冷能装置的城市公交空调系统冷能回收高于理论数据，则实际可回收的最大冷能值为3.15kW。

3 将液化天然气运用于公交空调系统的设计方案

3.1 冷量回收系统的组成要素 当前，国内外已经在液化天然气供气技术领域取得了一定成绩，具有较为丰富的理论经验与数据资料，对技术人员进行冷量研究提供帮助。通过图1可知，液化天然气冷量回收系统由冷回收换热器、循环水泵与水箱、空气换热器及各种辅助元件构成。①冷回收换热器。冷回收换热器是整个公交冷能空调回收系统中的重中之重。一般情况下，冷媒会与液化的天然气在冷回收转换器中进行换热。在此过程中，若要确保冷交换器具备足够的热能与冷能进行交换，使液化天然气获得最大回收率，就必须要充分考虑冷媒的最低结冰温度，尽量避免出现冷媒结冰率过高阻碍冷热转换的情况发生。设计者在制定涉及方案的时候，一定要将冷媒的结冰情况考虑在内，将其控制在一个合理范围，以提高冷回收换热器的工作效率，使空调系统得以正常运转。②蓄冷系统。由于公交车在实际运行时会出现许多突发状况，可能导致发动机运转不畅等问题，严重影响空调制冷系统的正常运转。在公交车上加装一套蓄冷系统，就能够在冷量回收装置产生过多冷气的时候，将多余的冷气储存起来，用于应对突发状况，进一步维持公交车供冷需求。③空调末端系统。空调末端系统也是公交车空调系统的重要组成部分，它能将空调冷媒通过管道传导的冷气输送到公交车内的各个角落，维持公交制冷系统的正常运转。④循环系统。在公交空调系统中加设循环系统，能促进空调管道内冷气的流动，使其将冷风输送到车内各处。在出现紧急情况，如内压异常时，循环系统能开启安全管路，进行泄压工作，尽量确保整个空调系统安全、有序的运行。

3.2 冷媒的选择要求 冷媒就是通常提及到的载冷剂，它能将液化天然气气化后产生的冷能牵引到空气换热器中，帮助进一步实现公共汽车空调制冷工作。冷媒的选择需要注意的内容十分繁复，设计者要尽量挑选热容较大的冷媒，以有效减少载冷剂的需求量，节省设计成本。除此之外，还要充分考虑公交车的实际空间大小、动力粘度对公交空调管网造成的破坏，应选择导热率较好且粘度较小的冷媒。为了有效延长空调系统的使用寿命，设计人员要充分了解不同冷媒的化学特性，挑选出化学成分稳定、无毒无害、不会对内部管网造成腐蚀、不会在高温下被引爆的载冷剂投入使用。

4 结束语

综上所述，液化天然气作为一种新型清洁能源，具有燃烧热值高、存储量大、车载面积小、便于携带等优势，投入使用后能有效降低汽车尾气对大气造成的污染，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。由于液化天然气在遇高温气化的过程中会释放出较大的冷能，若是将其运用于公交车或出租车夏季空调制冷中，就能提高液化天然气的利用率，进一步实现资源的优化合理配置，迎合国家低碳环保的节能减排需求。笔者将回收得到的冷量再次利用到公共汽车空调制冷中，通过计算汽车空调实际热负荷值与估计液化天然气中可回收的最大冷量值的方式，对该做法的可行性进行了较为深入的探讨。不仅如此，还将冷量回收系统分为四个环节进行简要分析，简述了空调制冷系统中冷媒的选择要素，为最终实现设想做好了铺垫工作。

参考文献：

[1]郎峰.液化天然气（LNG）公交车冷量回收汽车空调系统的研究[D].山东建筑大学，2011.

[2]张哲，孙冰冰，田津津.LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析[J].低温与超导，2011（11）.

[3]魏鹏威，张建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化[J].低温与超导，2012（05）.

[4]张哲，郭永刚，田津津.液化天然气（LNG）冷藏车冷量回收换热器的设计[J].低温与超导，2012（07）.

[5]于飞.液化天然气城市公交车辆动力匹配技术研究[D].青岛理工大学，2011.endprint

摘要： 本文简述了液化天然气冷能回收技术的概念及作用，分析了将液化天然气运用于公交空调系统的可行性，并以此为依据，拟定了具体的实施方案，希望能对能源的优化配置、倡导低碳环保生活提供帮助。

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.

关键词： 液化天然气；汽车；冷量回收；空调系统

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

中图分类号：U469.75 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0031-02

0 引言

将天然气用液体储存的形式替代传统的压缩储存形式，能有效降低汽车的载重量，尽可能延长汽车的行驶路程。作为一种新型清洁能源，液化天然气具有燃烧热值高、排放的尾气对环境的污染小、存储量大等优势，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。如何进一步提高液化天然气的使用率，实现清洁能源的合理优化配置成为了相关部门探索的重点。本文将利用液化天然气冷量高的特点，探讨将其利用于公共汽车空调系统的可能性，充分体现液化天然气的实用性与社会价值。

1 液化天然气冷能回收技术

1.1 液化天然气冷能回收技术的概述 液化天然气对存储温度的要求较高，一般控制在零下一百五十度左右，以液体的形式存在，具有携带轻便、体积小巧的特点。发动机运转前，需要将液化天然气高温加热，使其由液化形态逐渐转变为气化形态，为汽车的正常行驶提供必要的动力。在液化天然气向气体形式转变的过程中，会释放约900kJ/kg的冷能资源，如若能找到一种方法，将液化天然气气化过程中产生的冷能利用起来，将会创造巨大的经济效益与社会效益，是节能减排工作的又一项突破。

1.2 液化天然气冷能回收空调技术 目前，国外已有公司将液化天然气气化过程产生的冷能资源运用到食品冷藏中，为我们进一步探讨如何将冷能运用于公交空调系统提供了必要的信息数据支持。当前的构想是在液化天然气供气系统中加设一个专门的低温热交换器，便于空调冷媒带走气化过程产生的冷能，并通过汽车空气换热装置实现空调系统的制冷要求。我国早年就有许多专家学者萌生了将液化天然气中的冷能资源运用于空调系统中的构想，为此次的探究活动奠定了理论基础。

2 将液化天然气运用于公交空调系统的可行性分析

2.1 汽车空调热负荷计算 要想设计出科学合理的设计方案，就要分步骤，对公交空调的实际负荷做出较为精准的估计。当前，全球计算空调实际负荷量的主流方法有稳态计算法与动态计算法两种。相较于动态计算方法，稳态计算方法更具实用性、简便性，能如实反映出空调负荷的实际变化量。本次试验充分考虑到公交车在实际行车过程中可能遇到的一系列问题，如速度变化、气候变化等，选用了较为简单有效的稳态计算方法辅助试验。

一般来说，公交车的空调热负荷量由车内驾驶者与乘客散发的热负荷、空调风机产生的热负荷、发动机导入车内的热负荷、车外热度导入车内的热负荷等相加而得。要进一步完善空气冷却器的设计，就要结合公交车的实际情况，对其空调在行车过程中可能需要的冷量值进行科学预估，不断精确公交车空气冷却器的功率范围。

根据有效资料显示，液化天然气在气化过程中产生的冷能的实际回收率不到一半，若使用冷能装置的城市公交空调系统冷能回收高于理论数据，则实际可回收的最大冷能值为3.15kW。

3 将液化天然气运用于公交空调系统的设计方案

3.1 冷量回收系统的组成要素 当前，国内外已经在液化天然气供气技术领域取得了一定成绩，具有较为丰富的理论经验与数据资料，对技术人员进行冷量研究提供帮助。通过图1可知，液化天然气冷量回收系统由冷回收换热器、循环水泵与水箱、空气换热器及各种辅助元件构成。①冷回收换热器。冷回收换热器是整个公交冷能空调回收系统中的重中之重。一般情况下，冷媒会与液化的天然气在冷回收转换器中进行换热。在此过程中，若要确保冷交换器具备足够的热能与冷能进行交换，使液化天然气获得最大回收率，就必须要充分考虑冷媒的最低结冰温度，尽量避免出现冷媒结冰率过高阻碍冷热转换的情况发生。设计者在制定涉及方案的时候，一定要将冷媒的结冰情况考虑在内，将其控制在一个合理范围，以提高冷回收换热器的工作效率，使空调系统得以正常运转。②蓄冷系统。由于公交车在实际运行时会出现许多突发状况，可能导致发动机运转不畅等问题，严重影响空调制冷系统的正常运转。在公交车上加装一套蓄冷系统，就能够在冷量回收装置产生过多冷气的时候，将多余的冷气储存起来，用于应对突发状况，进一步维持公交车供冷需求。③空调末端系统。空调末端系统也是公交车空调系统的重要组成部分，它能将空调冷媒通过管道传导的冷气输送到公交车内的各个角落，维持公交制冷系统的正常运转。④循环系统。在公交空调系统中加设循环系统，能促进空调管道内冷气的流动，使其将冷风输送到车内各处。在出现紧急情况，如内压异常时，循环系统能开启安全管路，进行泄压工作，尽量确保整个空调系统安全、有序的运行。

3.2 冷媒的选择要求 冷媒就是通常提及到的载冷剂，它能将液化天然气气化后产生的冷能牵引到空气换热器中，帮助进一步实现公共汽车空调制冷工作。冷媒的选择需要注意的内容十分繁复，设计者要尽量挑选热容较大的冷媒，以有效减少载冷剂的需求量，节省设计成本。除此之外，还要充分考虑公交车的实际空间大小、动力粘度对公交空调管网造成的破坏，应选择导热率较好且粘度较小的冷媒。为了有效延长空调系统的使用寿命，设计人员要充分了解不同冷媒的化学特性，挑选出化学成分稳定、无毒无害、不会对内部管网造成腐蚀、不会在高温下被引爆的载冷剂投入使用。

4 结束语

综上所述，液化天然气作为一种新型清洁能源，具有燃烧热值高、存储量大、车载面积小、便于携带等优势，投入使用后能有效降低汽车尾气对大气造成的污染，被广泛应用于出租车、环卫车等服务性汽车中，具有十分广阔的发展前景。由于液化天然气在遇高温气化的过程中会释放出较大的冷能，若是将其运用于公交车或出租车夏季空调制冷中，就能提高液化天然气的利用率，进一步实现资源的优化合理配置，迎合国家低碳环保的节能减排需求。笔者将回收得到的冷量再次利用到公共汽车空调制冷中，通过计算汽车空调实际热负荷值与估计液化天然气中可回收的最大冷量值的方式，对该做法的可行性进行了较为深入的探讨。不仅如此，还将冷量回收系统分为四个环节进行简要分析，简述了空调制冷系统中冷媒的选择要素，为最终实现设想做好了铺垫工作。

参考文献：

[1]郎峰.液化天然气（LNG）公交车冷量回收汽车空调系统的研究[D].山东建筑大学，2011.

[2]张哲，孙冰冰，田津津.LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析[J].低温与超导，2011（11）.

[3]魏鹏威，张建一，詹鋆.基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化[J].低温与超导，2012（05）.

[4]张哲，郭永刚，田津津.液化天然气（LNG）冷藏车冷量回收换热器的设计[J].低温与超导，2012（07）.

[5]于飞.液化天然气城市公交车辆动力匹配技术研究[D].青岛理工大学，2011.endprint