【慧聰熱泵網(wǎng)】熱泵作為提供熱量的主要設(shè)備之一，以其對(duì)環(huán)境友善及節(jié)約能源等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在本文中。作用首先回顧了熱泵的發(fā)展歷史，介紹了熱泵的種類、特點(diǎn)、使用場(chǎng)合及條件，對(duì)幾種主要熱泵在應(yīng)用過(guò)程中存在的問題進(jìn)行了討論，分析了熱泵技術(shù)的研究進(jìn)展、應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)新技術(shù)。

    1、熱泵與制冷機(jī)

    熱泵是一種以冷凝器放出的熱量對(duì)被調(diào)節(jié)環(huán)境進(jìn)行供熱的一種制冷系統(tǒng)。就熱泵系統(tǒng)的熱物理過(guò)程而言，從工作原理或熱力學(xué)的角度看，它是制冷機(jī)的一種特殊使用型式。它與一般制冷機(jī)的主要區(qū)別在于：

    ①使用的目的不同。熱泵的目的在于制熱，研究的著眼點(diǎn)是工質(zhì)在系統(tǒng)高壓側(cè)通過(guò)換熱器與外界環(huán)境之間的熱量交換；制冷機(jī)的目的在于制冷或低溫，研究的著眼點(diǎn)是工質(zhì)在系統(tǒng)低壓側(cè)通過(guò)換熱器與外界之間的換熱；

    ②系統(tǒng)工作的溫度區(qū)域不同。熱泵是將環(huán)境溫度作為低溫?zé)嵩?，將被調(diào)節(jié)對(duì)象作為高溫?zé)嵩?；制冷機(jī)則是將環(huán)境溫度作為高溫?zé)嵩?，將被調(diào)節(jié)對(duì)象作為低溫?zé)嵩?。因而，?dāng)環(huán)境條件相當(dāng)時(shí)，熱泵系統(tǒng)的工作溫度高于制冷系統(tǒng)的工作溫度。

    2、熱泵的由來(lái)及主要應(yīng)用型式

    2.1熱泵的由來(lái)

    隨著工業(yè)革命的發(fā)展，19世紀(jì)初，人們對(duì)能否將熱量從溫度較低的介質(zhì)“泵”送到溫度較高的介質(zhì)中這一問題發(fā)生了濃厚的興趣。英國(guó)物理學(xué)家J.P.Joule提出了“通過(guò)改變可壓縮流體的壓力就能夠使其溫度發(fā)生變化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的LordKelvin勛爵）發(fā)表論文，提出了熱量倍增器（HeatMultiplier）的概念，首次描述了熱泵的設(shè)想。

    當(dāng)時(shí)，熱泵供暖的對(duì)象主要是民用，供暖需求總量小，特別是對(duì)由于采暖方式及其對(duì)環(huán)境的影響尚沒有足夠的意識(shí)。人們采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，熱泵的發(fā)展長(zhǎng)期明顯滯后于制冷機(jī)的發(fā)展。

    上世紀(jì)30年代，隨著氟利昂制冷機(jī)的發(fā)展，熱泵有了較快的發(fā)展。特別是二戰(zhàn)以后，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)足發(fā)展帶來(lái)的對(duì)供熱的大量需求及相對(duì)能源短缺，促進(jìn)了大型供熱及工業(yè)用熱泵的發(fā)展。1973年的全球性能源危機(jī)，進(jìn)一步促進(jìn)了熱泵在全世界范圍內(nèi)的發(fā)展。

    2.2熱泵的主要應(yīng)用型式

    按照熱泵系統(tǒng)的熱力循環(huán)型式，通常將熱泵分為如下六類：

    ①蒸氣壓縮式熱泵

    與制冷機(jī)一樣，蒸氣壓縮式系統(tǒng)也是熱泵最主要的應(yīng)用型式。按照低溫?zé)嵩磁c供熱介質(zhì)的組合方式不同，蒸氣壓縮式熱泵系統(tǒng)又分為空氣——空氣熱泵、空氣——水熱泵、水——水熱泵、水——空氣熱泵、地?zé)?mdash;—空氣熱源熱泵和土壤熱源——水熱泵等幾種主要應(yīng)用型式。

    ②氣體壓縮式熱泵

    與蒸氣壓縮式系統(tǒng)熱泵不同的是，在這類熱泵系統(tǒng)中，工作介質(zhì)的工作區(qū)域?yàn)檫^(guò)熱區(qū)。對(duì)于氣體壓縮式熱泵系統(tǒng)，目前主要以二氧化碳、濕空氣作為工作介質(zhì)的熱泵系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)，是相關(guān)領(lǐng)域研究的兩類熱點(diǎn)課題。使用濕空氣作為工作介質(zhì)的空調(diào)熱泵系統(tǒng)及裝置，以往主要用于航天方面，例如作為飛機(jī)客艙的空氣調(diào)節(jié)用冷、熱源設(shè)備。對(duì)于使用濕空氣作為工作介質(zhì)的空調(diào)熱泵系統(tǒng)在普通工業(yè)或民用建筑環(huán)境調(diào)節(jié)應(yīng)用的可能性，作者曾經(jīng)作文探討。

    ③蒸氣噴射式熱泵

    蒸氣噴射式熱泵的工作與原理與蒸氣壓縮式熱泵基本相同，只是由蒸氣噴射器代替壓縮機(jī)。這種熱泵主要用于熱電廠綜合熱能利用中，與吸收式熱泵相比，這種熱泵效率較低，目前較少采用。

    ④吸收式熱泵

    吸收式熱泵是一種利用低品位熱源實(shí)現(xiàn)將熱量從低溫?zé)嵩幢盟拖蚋邷責(zé)嵩吹难h(huán)系統(tǒng)。常用的工質(zhì)對(duì)是“水-溴化鋰（其中，以溴化鋰稀溶液為工質(zhì)，以溴化鋰濃溶液為吸收劑）”、“氨-水（其中，以氨為工質(zhì)，以水吸收劑）”、“水-氯化鈣（其中，以鋁化鈣稀溶液為工質(zhì)，以氯化鈣濃溶液為吸收劑）”。

    ⑤熱電式熱泵

    熱電式熱泵又稱為溫差電熱泵。它是利用Peltier效應(yīng)，即當(dāng)直流電通過(guò)了兩種不同導(dǎo)體組成的回路時(shí)，就會(huì)在回路的兩個(gè)連接端產(chǎn)生溫差現(xiàn)象。

    熱電式熱泵具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠，壽命長(zhǎng)，控制調(diào)節(jié)方便，振動(dòng)小，噪聲低，對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)，但熱電堆的成本較高而且效率較低，因而主要用于一些特殊場(chǎng)合。

    ⑥太陽(yáng)能熱泵

    這種熱泵以太陽(yáng)能集熱器作為熱源。圖3所示的是其中一種方案的太陽(yáng)能熱泵流程。
 

    除上述幾種熱泵外，還有化學(xué)熱泵和吸附式熱泵、渦流管熱泵等其它主要用于一些特殊場(chǎng)合的其它形式的熱泵。