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熱泵作為提供熱量的主要設備之一，以其對環境友善及節約能源等特點，在許多領域得到了廣泛的應用。在以后的文章中會陸續提到冷凝器、壓縮機等制冷設備相關的核心組件，在小型冷水機、冷凍干燥機、超低溫冰箱等設備中應用廣泛，期待您的關注。在本文中。作用首先回顧了熱泵的發展歷史，介紹了熱泵的種類、特點、使用場合及條件，對幾種主要熱泵在應用過程中存在的問題進行了討論，分析了熱泵技術的研究進展、應用現狀及相關新技術。

      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 熱泵的由來及主要應用型式

      2.1 熱泵的由來

      隨著工業革命的發展，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，首次描述了熱泵的設想。

      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。

      上世紀30年代，隨著氟利昂制冷機的發展，熱泵有了較快的發展。特別是二戰以后，工業經濟的長足發展帶來的對供熱的大量需求及相對能源短缺，促進了大型供熱及工業用熱泵的發展。1973年的全球性能源危機，進一步促進了熱泵在全世界范圍內的發展。

      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蒸氣壓縮式熱泵

      與制冷機一樣，蒸氣壓縮式系統也是熱泵最主要的應用型式。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。

      ②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）”。

      ③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。
      ④太陽能熱泵

      這種熱泵以太陽能集熱器作為熱源。圖3所示的是其中一種方案的太陽能熱泵流程。

      除上述幾種熱泵外，還有化學熱泵和吸附式熱泵、渦流管熱泵等其它主要用于一些特殊場合的其它形式的熱泵。

      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。

     熱泵具有悠久的歷史，它與水泵、冷凝器、壓縮機等核心組件聯系緊密，是熱水器、烘干機、制冰機、冷凍干燥機、冷水機等制熱制冷設備的重要組成部分。

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