卡塞爾：關于熱泵

      1 熱泵與制冷機

     熱泵是一種以冷凝器放出的熱量對被調節環境進行供熱的一種制冷系統。就熱泵系統的熱物理過程而言，從

工作原理或熱力學的角度看，它是制冷機的一種特殊使用型式。它與一般制冷機的主要區別在于：

     ①系統工作的溫度區域不同。熱泵是將環境溫度作為低溫熱源，將被調節對象作為高溫熱源；制冷機則是將

環境溫度作為高溫熱源，將被調節對象作為低溫熱源。因而，當環境條件相當時，熱泵系統的工作溫度高于制冷系

統的工作溫度。

     ②使用的目的不同。熱泵的目的在于制熱，研究的著眼點是工質在系統高壓側通過換熱器與外界環境之間的

熱量交換；制冷機的目的在于制冷或低溫，研究的著眼點是工質在系統低壓側通過換熱器與外界之間的換熱；

      2 熱泵的由來及主要應用型式

      2.1 熱泵的由來

     隨著工業**的發展，19世紀初，人們對能否將熱量從溫度較低的介質“泵”送到溫度較高的介質中這一問

題發生了濃厚的興趣。英國物理學家J.P.Joule提出了“通過改變可壓縮流體的壓力就能夠使其溫度發生變化”的

原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的Lord Kelvin勛爵）發表論文，提出了熱量倍增器（Heat

Multiplier）的概念，**描述了熱泵的設想。

     當時，熱泵供暖的對象主要是民用，供暖需求總量小，特別是對由于采暖方式及其對環境的影響尚沒有足夠

的意識。人們采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，熱泵的發展長期明顯滯后于制冷機的發展。

      2.2 熱泵的主要應用型式

      按照熱泵系統的熱力循環型式，通常將熱泵分為如下六類：

      ①吸收式熱泵

     吸收式熱泵是一種利用低品位熱源實現將熱量從低溫熱源泵送向高溫熱源的循環系統。常用的工質對是“水

-溴化鋰（其中，以溴化鋰稀溶液為工質，以溴化鋰濃溶液為吸收劑）”、“氨-水（其中，以氨為工質，以水吸收

劑）”、“水-氯化鈣（其中，以鋁化鈣稀溶液為工質，以氯化鈣濃溶液為吸收劑）”。

      ②蒸氣壓縮式熱泵

     與制冷機一樣，蒸氣壓縮式系統也是熱泵*主要的應用型式。按照低溫熱源與供熱介質的組合方式不同，蒸

氣壓縮式熱泵系統又分為空氣——空氣熱泵、空氣——水熱泵、水——水熱泵、水——空氣熱泵、地熱——空氣熱

源熱泵和土壤熱源——水熱泵等幾種主要應用型式。

      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。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，即當直流電通過了兩種不同導體組成的回路時，就

會在回路的兩個連接端產生溫差現象。

     熱電式熱泵具有無運動部件，工作可靠，壽命長，控制調節方便，振動小，噪聲低，對環境污染小等特點，

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合

      ⑤氣體壓縮式熱泵

     與蒸氣壓縮式系統熱泵不同的是，在這類熱泵系統中，工作介質的工作區域為過熱區。對于氣體壓縮式熱泵

系統，目前主要以二氧化碳、濕空氣作為工作介質的熱泵系統及相關技術，是相關領域研究的兩類熱點課題。使用

濕空氣作為工作介質的空調熱泵系統及裝置，以往主要用于航天方面，例如作為飛機客艙的空氣調節用冷、熱源設

備。對于使用濕空氣作為工作介質的空調熱泵系統在普通工業或民用建筑環境調節應用的可能性，作者曾經作文探

討。

      ⑥太陽能熱泵

      這種熱泵以太陽能集熱器作為熱源。