隨著冬季采暖環(huán)境污染嚴(yán)重和能源利用率低等問題的凸顯，冬季采暖對(duì)環(huán)保、節(jié)能的采暖設(shè)備要求越來越高，空氣能熱泵的出現(xiàn)暫時(shí)緩解了這兩大難題，在北方不斷推進(jìn)的“煤改電”工程項(xiàng)目中發(fā)揮著重要作用。由于其舒適、安全、高效、環(huán)保、節(jié)能、多功能性、熱源可替代性等優(yōu)勢(shì)的突出表現(xiàn)，空氣能熱泵也受到很多南方用戶的青睞。關(guān)于空氣能熱泵，我們應(yīng)該如何進(jìn)行了解呢？

 

熱泵的定義

熱泵是一套完整的裝置，并不是單一的泵或者水泵。熱泵可以理解為從低溫?zé)嵩次諢崃克屯邷責(zé)嵩吹难h(huán)設(shè)備，還可以理解為以消耗一部分高品位熱能（機(jī)械能、電能或者高溫?zé)崮埽榇鷥r(jià)，使熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f的裝置。

熱力學(xué)兩大定律：其一，能量守恒定律；其二，熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。

 

熱泵是否違反了熱力學(xué)定律呢？可以從熱泵的工作原理入手了解：

高壓鍋（冷凝器→冷凝放熱）：大于1個(gè)大氣壓時(shí)，水的沸點(diǎn)會(huì)超過100℃。在高壓下，水蒸氣需要在100℃的時(shí)候才能凝結(jié)成液態(tài)，在2個(gè)大氣壓的情況下，水的沸點(diǎn)升高至121℃。低壓鍋（蒸發(fā)器→冷凝吸熱）：小于1個(gè)大氣壓時(shí)，水的沸點(diǎn)會(huì)低于100℃。在低壓下，水蒸氣會(huì)在低于100℃的時(shí)候蒸發(fā)成氣態(tài)，在0.12個(gè)大氣壓的情況下，水的沸點(diǎn)降低至50℃。

空氣能熱泵通過壓縮機(jī)做功，使工質(zhì)產(chǎn)生物理變相（氣態(tài)和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)換），從而利用這一往復(fù)循環(huán)相變過程不斷通過低壓鍋（蒸發(fā)器）吸熱和高壓鍋（冷凝器）放熱，由吸熱裝置從空氣中吸收免費(fèi)熱能，經(jīng)過熱交換器使冷水升溫，制成的帶有熱量的熱水通過水循環(huán)送到室內(nèi)進(jìn)行利用。

 

補(bǔ)充：隨著蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，歐洲開始了第一次工業(yè)革命，世界進(jìn)入到利用能源的新時(shí)代，利用熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方式稱之為卡諾循環(huán)，不過能效永遠(yuǎn)低于1；而熱泵則開啟了節(jié)約能源的新時(shí)代，利用機(jī)械能將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮艿姆绞椒Q之為逆卡諾循環(huán)，能效永遠(yuǎn)大于1。因此熱泵是節(jié)約能源的最佳方式之一。

 

空氣能熱泵的優(yōu)勢(shì)分析

空氣能熱泵有很多優(yōu)勢(shì)，最基本的優(yōu)勢(shì)為舒適、安全、高效、環(huán)保、節(jié)能、多功能性、熱源可替代性等，空氣能熱泵所使用的能源（電力）也是可再生資源，而且平均的能效比高達(dá)3.0以上。此時(shí)空氣能熱泵所使用的電力來源非常關(guān)鍵，我國(guó)有70%的電力來自火電，必然會(huì)存在熱效率低和污染性強(qiáng)的問題，此時(shí)如何談環(huán)保和節(jié)能呢？那么空氣能熱泵用在以下環(huán)境中，效果就不一樣了。

 

其一，空氣能熱泵使用的電力并非來自燃煤或者燃油的火電，而是來自于水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電以及核能發(fā)電等清潔能源，那么從電力來源上解決了環(huán)保和熱效率低的問題，此時(shí)空氣能熱泵的使用就是非常環(huán)保且節(jié)能的。

其二，我國(guó)的電力資源比較豐富，如果采用的電力是電網(wǎng)中富余的電力呢？這些電力不用就等于浪費(fèi)了，此時(shí)空氣能熱泵對(duì)這部分富余的電力加以利用，可以起到很好的削峰平谷的作用，大大提高電力的利用率。

 

空氣能熱泵的缺點(diǎn)分析

事物都具有兩面性，有優(yōu)點(diǎn)就會(huì)有缺點(diǎn)，只不過要充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，縮小其缺點(diǎn)帶來的損害。空氣能熱泵存在低溫環(huán)境下性能下降和低溫環(huán)境下結(jié)霜嚴(yán)重的缺點(diǎn)，應(yīng)該怎么應(yīng)對(duì)這兩個(gè)問題呢？才能使其在寒冷的北方可以更廣泛地被應(yīng)用。

針對(duì)空氣能熱泵低溫環(huán)境下性能下降的問題，可以通過以下5種方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)：增大熱量交換面積、采用最好的變頻技術(shù)、采用雙級(jí)壓縮技術(shù)、采用復(fù)疊壓縮技術(shù)以及采用噴氣增焓技術(shù)。

針對(duì)空氣能熱泵低溫環(huán)境下結(jié)霜嚴(yán)重的問題，可以通過以下4個(gè)方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)：增大換熱面積來延緩結(jié)霜、采用合理的翅片換熱器設(shè)計(jì)來延緩結(jié)霜、采用有效的化霜方式來縮短化霜時(shí)間、通過對(duì)化霜進(jìn)入點(diǎn)和退出點(diǎn)準(zhǔn)確的進(jìn)行預(yù)判來減少熱損失。

 

總結(jié)

空氣能熱泵并不是新穎的技術(shù)，而是使用了很多年，已經(jīng)具備了成熟的技術(shù)，只不過之前涉及的使用范圍不在家用板塊中（主要范圍在工廠熱水、學(xué)校熱水、酒店熱水、工業(yè)電鍍和農(nóng)業(yè)烘干等領(lǐng)域），因此很多人并不知道而已。目前，大家對(duì)生活的舒適性和對(duì)設(shè)備節(jié)能性都提高了要求，因此空氣能熱泵逐漸覆蓋到家用領(lǐng)域中，為家庭提供舒適的制冷、采暖和生活熱水，從而為更多家庭打造舒適宜居環(huán)境提供了更多的選擇。