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一股一股冷空氣不斷襲來，家中的取暖設(shè)備紛紛開啟，小太陽、空調(diào)、暖氣、熱水袋、暖寶寶一起上陣。近些年，一種能從寒冷的室外取熱給室內(nèi)加溫的熱泵取暖技術(shù)越來越受人們的青睞。今天，我們就來聊一聊這個(gè)能夠逆天取熱的神奇技術(shù)。

逆轉(zhuǎn)熱量傳遞方向就靠它

向環(huán)境大氣要能源的確是一個(gè)不錯(cuò)的主意！然而，要把熱量從低溫處搬到高溫處，談何容易？一杯熱茶之所以會(huì)慢慢變涼，是因?yàn)闊崃繒?huì)自發(fā)地從高溫處傳遞到低溫處。這說明熱量的傳遞是有方向性的，即熱量只能從高溫?zé)嵩醋园l(fā)地傳至低溫?zé)嵩础?/span>但有了空氣源熱泵這個(gè)“搬運(yùn)工”就可以實(shí)現(xiàn)熱量傳遞方向的逆轉(zhuǎn)。空氣源熱泵可以把室外低溫處的熱量“搬運(yùn)”到室內(nèi)高溫處。利用熱泵原理來“搬運(yùn)”熱量，要比電加熱的原理復(fù)雜得多。

空氣源熱泵運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，通過熱泵做功使工質(zhì)產(chǎn)生物理相變而完成熱量“搬運(yùn)”。具體來說，就是利用壓縮機(jī)和制冷劑的特性把空氣中的能量“搬運(yùn)”到熱水中。

空氣能熱泵的心臟為壓縮機(jī)。采用少量的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，把工質(zhì)由低溫低壓氣態(tài)壓縮成高壓高溫氣態(tài)。工質(zhì)經(jīng)過冷凝器放熱后變成低溫高壓液態(tài)（液化），從而使室內(nèi)的水溫升高。低溫高壓液態(tài)工質(zhì)通過膨脹閥減壓后變成低溫低壓液態(tài)，并在蒸發(fā)器中吸收空氣中的熱量而變成低溫低壓氣態(tài)（氣化）……低溫低壓氣態(tài)工質(zhì)再次進(jìn)入壓縮機(jī)參與下一個(gè)循環(huán)。如此不斷地循環(huán)加熱，可以把水加熱至50℃-65℃。

四倍產(chǎn)出還節(jié)能環(huán)保

空氣能熱泵能夠?qū)崿F(xiàn)四倍多的熱量產(chǎn)出。同樣消耗1千瓦的電能，電熱水器輸出的熱量不會(huì)超過1千瓦，而空氣源熱泵熱水器可以輸出4千瓦-5千瓦的熱量。

從效果上來看，我們投入了1份的電能（W）收獲了4份的熱量（QH）。乍一看這似乎違背了能量守恒定律，其實(shí)我們已經(jīng)忽略了空氣源的熱量（QC）。在這個(gè)過程中，熱泵從室外低溫環(huán)境中搬運(yùn)了3份的熱量。這樣一來，就有了如下的平衡關(guān)系，即QH= QC+W。

至于節(jié)能效果，則可以用“性能系數(shù)”來反映。在制熱模式下，性能系數(shù)（COP）在數(shù)值上等于制熱量與制熱輸入電功率的比率。在相同的工況條件下，COP越大說明這個(gè)熱泵系統(tǒng)的效率越高，因此節(jié)能性也就越好。空氣能熱水器的性能系數(shù)（COP）通常在3～5之間，并以此為依據(jù)來對(duì)空氣能熱泵的能效進(jìn)行分級(jí)。

空氣能熱泵以環(huán)境大氣中的熱量作為主要熱源，這種熱量是一種取之不盡的可再生能源。并且它幾乎不受天氣的影響，可以全天候供應(yīng)熱水。未來，空氣能熱泵有很好的發(fā)展前景，并將成為御寒隊(duì)伍中的一員猛將。

參考文獻(xiàn)：

【1】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).《熱泵熱水機(jī)（器）能效限定值及能效等級(jí)》（GB29541-2013）.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013年版。

【2】張昌主編.《熱泵技術(shù)與應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年版。

【3】張軍 孟祥睿 馬新靈.《低品位熱能利用技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011年版。