屋里太冷？从寒冷的室外取点热量

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传热方向的逆转取决于此。

从环境和大气中获取能量的确是个好主意！然而，从低温向高温传热并不容易。一杯热茶慢慢冷却的原因是热量自发地从高温转移到低温。这表明传热是有方向性的，即热量只能自发地从高温热源向低温热源传递。然而，有了空气源热泵的“搬运工”，传热的方向可以逆转。空气源热泵可以将室外低温的热量“输送”到室内高温。利用热泵原理“输送”热量比电加热原理复杂得多。

空气源热泵利用逆卡诺循环原理，通过热泵的工作使工质产生物理相变，从而完成热量的“输送”。具体来说，利用压缩机和制冷剂的特性将空气中的能量“携带”到热水中。

热泵“搬运”示意图(照片来源:yzjn88)

空气能源热泵的核心是压缩机。少量电能驱动压缩机运转，工作介质从低温低压气态压缩到高压高温气态。工作介质经冷凝器放热后变成低温高压液体(液化)，从而提高室内水温。低温高压液体工质被膨胀阀减压，变成低温低压液态，并在蒸发器中吸收空气中的热量，变成低温低压气态(气化)...低温低压气态工质再次进入压缩机参与下一个循环。水可以通过连续循环加热加热到50-65℃。

四倍的产量还能节约能源和保护环境

空气能源热泵可以实现四倍以上的热量输出。它还消耗1千瓦的电能，电热水器输出的热量不会超过1千瓦，而空气源热泵热水器可以输出4 -5千瓦的热量。

热泵能量流程图(图片来源:dimplex.co.uk)

从效果的角度来看，我们投入了1部分电能(W)，收获了4部分热量(QH)。乍一看，这似乎违反了能量守恒定律。事实上，我们忽略了空气源的热量。在此过程中，热泵从室外低温环境中带走了3部分热量。这样，就有了下面的平衡关系，即Qh = QC+W

节能环保空气能源热泵(图片来源:dimplex.co.uk)

至于节能效果，可以用“性能系数”来体现。在加热模式下，性能系数(COP)在数值上等于加热量与加热输入电功率之比。在相同的运行条件下，COP越高，热泵系统的效率越高，节能效果越好。空气动力热水器的性能系数通常在3到5之间，空气动力热泵的能效在此基础上进行分类。

空气能源热泵以环境大气中的热量为主要热源，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。而且它几乎不受天气影响，可以随时供应热水。在未来，空气动力热泵将有很好的发展前景，并将成为防寒团队的关键成员之一。

参考:

[1]*国家标准，《热泵热水器能效限值和水平》(GB29542013)。中国标准出版社，2013年版。

[2]张敞，主编。《热泵技术及其应用》，机械工业出版社，2008。

[3]张军、孟祥瑞、马新玲。低品位热能利用技术。化学工业出版社，2011。

(本文中显示的图片均经过授权)