制冷机烫伤了他的手，他却收获了“地暖小屋”

每年冬天，我们南方人都羡慕北方的供暖系统，但在20世纪50年代，地源热泵还处于酝酿阶段，更不用说在中国北方了。只有美国发明家罗伯特·韦伯有幸住在“温暖的房子”里，这简直是一种超级奢侈。那么，他为什么这么早就住在“温暖的房子”里？

受到意外的启发

1948年的一天，美国发明家罗伯特·c·韦伯(1911984)发现冰箱的两个侧板在工作时很热，他甚至在开始改进冰箱时不小心烫伤了手。

地源热泵(照片来源:news.17house.com)

事实上，这是正常现象。冰箱是一种冰箱，其中压缩机的冷凝器分布在冰箱的两侧。冰箱工作时，压缩机排出的高温制冷剂气体需要通过冷凝器散热，因此两侧板会产生热量。他在接触冷却系统的出口管时被烫伤了，这也表明冰箱在冷却时必须排出大量的热量。

罗伯特·韦伯(网络图)

罗伯特·韦伯认为，除了痛苦之外，我们能不能把机械装置颠倒过来，利用这部分热量，这样冰箱就不会变成热机？

将余热转化为热源

事实上，罗伯特·韦伯的想法不是心血来潮，而是有着深厚的科学积累。

早在1929年，罗伯特·韦伯就从事制冷安装服务。后来，他还为当时最大的冷藏渔船安装了机械制冷系统，并参与了这艘船的首次航行。

1932年，罗伯特·韦伯为印第安纳波利斯电气照明公司工作，承担了一个冰箱制造项目，这也是他发明地源热泵之路的开始。在工作中，他发现冷冻机压缩机产生的废热温度高达84℃，浪费很可惜。

这个实验是用四个冰箱进行的。四个冰箱产生的废热被引入水箱，然后被加热的热水通过管道被提供热源。出乎意料的是，第一次实验成功了。

韦伯的“地球变暖小屋”

试验成功后，罗伯特·韦伯逐渐完善了地源热泵的理念，进一步扩展了热泵的功能，使其能够供热和供冷。有了这些准备，我们自然应该采取行动。

地源热泵示意图(照片来源:diyuanrebengkt.blog.163.com)

罗伯特·韦伯在他的后院安装了这样一个装置。地下15.24米深，121.92米长，直径19.05毫米的铜管被埋，一个3马力的装置安装在地下室。据报道，这种装置能使室温保持在24℃左右。

地源热泵百年之路

罗伯特·韦伯是第一个用冰箱反向加热房间的科学家。他也是现代地源热泵的先驱。

科学家提出地源热泵的概念已经有100多年了。1912年，瑞士工程师海因里希·佐利(1861937)申请了一份专利报告，其中提出了“地源热泵”的概念。

所谓的热泵是一种将热能从低温热源转移到高温热源的装置。顾名思义，“热泵”是一种室内设备，可以将外界空气(或循环水)的热量“泵”到更高的温度。

瑞士工程师海因里希·佐利克(照片来源:translate.sogoucdn.com)

罗伯特·韦伯的地源热泵是一种基于制冷剂的闭环地热系统。在该系统中，制冷剂通过铜管与土壤直接换热，因此也称为直接换热热泵。在加热模式下，制冷剂吸收热量并从液体变为气体(蒸发)；在冷却模式下，制冷剂放出热量并从气体变为液体(冷凝)。

20世纪80年代，地源热泵技术日趋成熟。今天，它已经取得了蓬勃发展，并被认为是一个重要的节能设备。一般地，地源热泵消耗1千瓦小时的能量，可获得4.4千瓦小时以上的热量或冷量。这就是热泵的优势，它超越了电流的热效应。

———————————————————

参考

[1]丁徐升(译)。“历史回顾四:1948年罗伯特·韦伯，现代地源热泵的先驱”，《中国建筑采暖与制冷》2008年第10期。

[2]谢娟、林远华、周莹、胡文成等。《能量转换材料与器件》，科学出版社，2013年。