曾經(jīng)有一個(gè)東北的院士打電話告訴我說熱泵是永動(dòng)機(jī)，我感覺很不理解。所以今天我想用一些淺顯的語言為大家解釋一下熱泵是怎樣的。

我們很容易百度到熱泵的解釋。這是一種設(shè)備，不是水泵，它把熱量從低的地方搬到高得地方。有很多人不理解熱泵的工作原理，就認(rèn)為熱泵是永動(dòng)機(jī)。

最簡(jiǎn)單的解釋，就是這個(gè)圖。

低壓鍋在平時(shí)生活中是沒有的，但是這里為了比較好解釋，我們假設(shè)有，這種狀況其實(shí)就是高原地區(qū)的情況。

冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)就這樣組合在一起，人為的造成了一個(gè)高壓和低壓。無論是在高壓鍋還是低壓鍋里面都是高熱量往低熱量傳遞。

無論熱量來源于水還是土壤，其實(shí)都是來至太陽。熱泵本身其實(shí)只是搬運(yùn)熱量。他把熱量從一個(gè)地方搬運(yùn)到另一個(gè)地方，并沒有讓熱量消失。

但是熱泵大家眾所周知，所用的電力是一小部分。其它的來自于環(huán)境的免費(fèi)熱量，隨著環(huán)保壓力越來越大，市場(chǎng)量也越來越大?？照{(diào)其實(shí)也是熱泵，只是我們平時(shí)不大關(guān)注罷了。

更為專業(yè)的講法，其實(shí)我們會(huì)講叫熱機(jī)，蒸氣機(jī)。瓦特的蒸氣機(jī)進(jìn)入了機(jī)械時(shí)代，利用熱來獲得機(jī)械功。但效率永遠(yuǎn)低于一。石油是中國(guó)的詞匯，早期用來造墨。瓦特發(fā)明之后，直接開啟了礦石資源的利用 。

那熱泵開啟了節(jié)約能源的新時(shí)代，原理就是逆卡諾循環(huán)。用機(jī)械能來獲得熱量方式，從低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫。輸入一部分機(jī)械功，但在用戶端大于一。這也是節(jié)約能源的原理。和熱機(jī)是一個(gè)逆向的過程，是功和熱互相轉(zhuǎn)換的過程。

我覺的將來全世界范圍內(nèi)有各種各樣的方式。雖然最近能源價(jià)格在走低。但我有一個(gè)觀點(diǎn)，能源最終一定是電力，地球到毀滅這一天，電力是最后一個(gè)能源。礦石資源利用對(duì)環(huán)境都有影響，譬如說二氧化碳，電力是一種比較清潔的能源。

我們經(jīng)常說，能源是有密度的，我的理解不一定準(zhǔn)確，譬如說一根電纜，一個(gè)燃油管道，運(yùn)煤車，蒸氣管道等，顯然密度最高的肯定是電力。一個(gè)小小的電纜，像超高壓電網(wǎng)，可以輸送很多能源。但如果是其它管道，輸送其它東西，能源傳輸是不一樣的。這是一個(gè)比方。

南方朋友講，為什么做空調(diào)？直接引進(jìn)高溫外界空氣就好了，不是就可以降溫么？這實(shí)際上能源運(yùn)輸角度是不劃算的，不考慮技術(shù)上是否可以實(shí)現(xiàn)。

將來，中國(guó)最佳方式，少數(shù)高壓蒸氣以外，所有的能源都轉(zhuǎn)化為電力，通過電網(wǎng)，輸送到應(yīng)用端。可以想像，將來煤氣管道可能都消失，只有電力的那一天，霧霾可能就已經(jīng)消失了。電獲取的方式可以更清潔，即使是煤電。

前面講了熱泵的個(gè)人理解、原理及優(yōu)勢(shì)。在熱泵里，有一個(gè)最廣泛，就是空氣源熱泵。這是因?yàn)椋浅杀?，便利性，安裝空間。非常 靈活，安全，高效，所以發(fā)展最近很快。最快的就是中國(guó)，因?yàn)橹袊?guó)需求最旺盛，在國(guó)外反而慢一些。

從空氣源來講，有不同看法。在行業(yè)內(nèi)，有人士講，能效要大于2.7.才能廣泛使用。另外，太陽能和熱泵怎么樣更劃算。這其實(shí)只要計(jì)算下，簡(jiǎn)單就能有一個(gè)結(jié)論。

今天由于時(shí)間關(guān)系，我不發(fā)計(jì)算了。有機(jī)會(huì)，我把測(cè)算過程，用數(shù)據(jù)發(fā)布給大家。對(duì)中國(guó)來講，70%電力來自煤。所以專家的看法可能對(duì)，熱泵可能不環(huán)保，因?yàn)榘l(fā)電效率的關(guān)系。但以下原因，熱泵還是會(huì)被推薦，因?yàn)殡娏碓磸V泛，如果來自于環(huán)保能源。那就沒有問題。如果來自于電網(wǎng)中削峰平谷的電源，也是認(rèn)為非常環(huán)保節(jié)能的。

那么問題二，我直接講結(jié)論。除了少數(shù)日照時(shí)間特別長(zhǎng)的地區(qū)，西藏，云南之外，投資太陽能和熱泵是經(jīng)濟(jì)的，建議只投熱泵。如果因?yàn)檎叩脑颍仨毻短柲?，那另?dāng)別論。但絕不建議同時(shí)把錢投入到太陽能和熱泵上。

但空氣能有一個(gè)先天不足，總結(jié)來講，低溫性能下降，熱泵是環(huán)境溫度低的地方取熱，和取熱放熱溫差有關(guān)系，溫差越小，取熱越容易。這和爬樓梯是一個(gè)道理，爬樓梯多，自然累。另一個(gè)就是結(jié)霜，這也無法避免。

那如何來解決低溫性能下降呢？這是一個(gè)永恒的話題。盡可能的避免這個(gè)問題。各廠家都是類似的手段，變頻，雙級(jí)壓縮，噴氣增焓，增加換熱面積。我相信增加換熱面在各因素中最重要一些。

在這些技術(shù)里面，其中一個(gè)比較成熟，對(duì)我們來講，也是用的比較好，就是噴氣增焓。在09年，我們就開始商業(yè)化，2009-2016年，五六年時(shí)間，我們實(shí)際案例應(yīng)用，今年又推出升級(jí)換代產(chǎn)品，對(duì)這個(gè)技術(shù)中，我們有比較深刻的理解。

這里發(fā)一張噴氣增焓的示意圖，這個(gè)技術(shù)有兩個(gè)好處：一是低溫條件下，有10-20%的效率提升，譬如說，同樣的主機(jī)在零下15度左右，十千瓦，相對(duì)于增焓，可以達(dá)到十二千瓦。

因?yàn)槲覀冞x熱泵和空調(diào)不一樣，按標(biāo)準(zhǔn)工況選就行。熱泵一定要按最低氣溫來判斷選擇。如果能提高15-20%。說明選型時(shí)可以降低一下壓縮機(jī)的功率的。降低設(shè)備容量。這個(gè)技術(shù)還有一個(gè)好處，如果溫度一直降低到零下二十三十時(shí)，系統(tǒng)會(huì)變的更安全。

那么這個(gè)原理，其實(shí)投熱能力提高，更安全也好。主要就是增加加氣量，壓縮機(jī)本身需要冷卻，冷卻就是來自于回氣的蒸氣。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)，壓縮機(jī)溫度會(huì)更高，這跟打氣桶原因是一樣的。

從這個(gè)意義來講，噴氣增焓投入產(chǎn)出比很高，相對(duì)來講，只要在回路上增加空氣膨脹閥，當(dāng)然實(shí)際會(huì)比較復(fù)雜。當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，也可能回氣量不足，這時(shí)候排氣溫度就會(huì)升高，會(huì)可能導(dǎo)致壓縮機(jī)失效。

要使壓縮機(jī)排氣溫度受控，最簡(jiǎn)單的方式用旁通。常規(guī)如果沒有噴氣增焓時(shí)，控制電子膨脹閥大點(diǎn)，有回液，也有這效果。但這可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效果下降，不是節(jié)流的正確位置上。控制排氣溫度，兩者結(jié)合，可以有安全性，有很好的可控性。在實(shí)驗(yàn)室，和實(shí)際應(yīng)用，在零下三十度，完全可以制取45度，比較安全。如果到這個(gè)效果，基本都可以在北方使用了。

另外就是結(jié)霜，我認(rèn)為這無法避免。因?yàn)樵谡舭l(fā)時(shí)低于零度，空氣中只要有水份，就一定會(huì)成冰。怎么減少這個(gè)情況，我認(rèn)為有四點(diǎn)：一是更大換熱面積；二更合理的換熱器設(shè)計(jì)；三，有效的化霜模式；四，準(zhǔn)確的進(jìn)入點(diǎn)和退出點(diǎn)。

具體的每一臺(tái)機(jī)械里，熱泵為什么比空調(diào)更難做?？照{(diào)是單制冷，室外環(huán)境比較窄，十幾度區(qū)間。室內(nèi)環(huán)境也比較小，就是20-30之間，所以整個(gè)工況對(duì)熱泵是比較從容的。但對(duì)制熱，環(huán)境變化要求比較苛刻，15到零下30度。室內(nèi)變化也很大，所以熱泵在行業(yè)做的比較好的確不多。

傳統(tǒng)空調(diào)廠都是制冷為主，這樣設(shè)計(jì)的熱泵，有一定局限性。目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，都是制冷為主，考核的能效也是如此。EN1485 14511這樣的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)也應(yīng)該參考實(shí)施，這些專門是用來考核投熱效率的。

不管怎么說，產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展永遠(yuǎn)快于標(biāo)準(zhǔn) 。我們現(xiàn)在也會(huì)逐步把執(zhí)熱泵用的越來越廣泛，用于采暖，熱水等，還有工業(yè)用途，越來越多的使用。

對(duì)于這種解決方式，傳統(tǒng)上有很多弊端。譬如說冬暖夏冷，夏天空調(diào)，冬天用城市供暖。但舒適性可能比較差，熱傳送損失很大，這也是一種浪費(fèi)。除此這外，熱水空氣，水，都有一些問題。

傳統(tǒng)的解決方式，有一定沿襲性。只有中國(guó)和前蘇聯(lián)采用了集中供暖的方式，就是能耗大。南方也考慮采暖，用什么路線，我個(gè)人有一些想法。

那么將來的這種需求，應(yīng)該是獨(dú)棟設(shè)備來解決問題。分戶好處在于自主性，缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、占空間、能耗高、大集中、個(gè)性化比較集中，如果將來國(guó)家能為每幢樓提供集中設(shè)備房的話，可能這種方式會(huì)是最佳的。假設(shè)一幢樓400戶人，每戶都裝中央空調(diào)，凈水，新風(fēng)。

如果光設(shè)備占的空間、不美觀、不劃算，就象下面這張圖，樓頂空間用上，不同設(shè)備，不同廠家，這是一個(gè)非常好的建議。當(dāng)然，這種系統(tǒng)來講，需要更多廠家共同去做。在北方，集中供暖是強(qiáng)需求。南方慢慢會(huì)一些影響。