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一股一股冷空氣不斷襲來，家中的取暖設備紛紛開啟，小太陽、空調、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加溫的熱泵取暖技術越來越受人們的青睞。今天，我們就來聊一聊這個能夠逆天取熱的神奇技術。

逆轉熱量傳遞方向就靠它

向環境大氣要能源的確是一個不錯的主意！然而，要把熱量從低溫處搬到高溫處，談何容易？一杯熱茶之所以會慢慢變涼，是因為熱量會自發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，即熱量只能從高溫熱源自發地傳至低溫熱源。但有了空氣源熱泵這個“搬運工”就可以實現熱量傳遞方向的逆轉。空氣源熱泵可以把室外低溫處的熱量“搬運”到室內高溫處。利用熱泵原理來“搬運”熱量，要比電加熱的原理復雜得多。

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

空氣能熱泵的心臟為壓縮機。采用少量的電能驅動壓縮機運行，把工質由低溫低壓氣態壓縮成高壓高溫氣態。工質經過冷凝器放熱后變成低溫高壓液態（液化），從而使室內的水溫升高。低溫高壓液態工質通過膨脹閥減壓后變成低溫低壓液態，并在蒸發器中吸收空氣中的熱量而變成低溫低壓氣態（氣化）……低溫低壓氣態工質再次進入壓縮機參與下一個循環。如此不斷地循環加熱，可以把水加熱至50℃-65℃。

四倍產出還節能環保

空氣能熱泵能夠實現四倍多的熱量產出。同樣消耗1千瓦的電能，電熱水器輸出的熱量不會超過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，其實我們已經忽略了空氣源的熱量（QC）。在這個過程中，熱泵從室外低溫環境中搬運了3份的熱量。這樣一來，就有了如下的平衡關系，即QH= QC+W。

至于節能效果，則可以用“性能系數”來反映。在制熱模式下，性能系數（COP）在數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越大說明這個熱泵系統的效率越高，因此節能性也就越好。空氣能熱水器的性能系數（COP）通常在3～5之間，并以此為依據來對空氣能熱泵的能效進行分級。

空氣能熱泵以環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，可以全天候供應熱水。未來，空氣能熱泵有很好的發展前景，并將成為御寒隊伍中的一員猛將。

參考文獻：

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

【2】張昌主編.《熱泵技術與應用》，機械工業出版社，2008年版。

【3】張軍 孟祥睿 馬新靈.《低品位熱能利用技術》，化學工業出版社，2011年版。