熱泵作為提供熱量的主要設備之一，以其對環(huán)境友善及節(jié)約能源等特點，在許多領域得到了廣泛的應用。在本文中。作用首先回顧了熱泵的發(fā)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(xiàn)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(diào)節(jié)環(huán)境進行供熱的一種制冷系統(tǒng)。就熱泵系統(tǒng)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(qū)別在于：
�、偈褂玫哪康牟煌岜玫哪康脑谟谥茻�，研究的著眼點是工質(zhì)在系統(tǒng)高壓側通過換熱器與外界環(huán)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(zhì)在系統(tǒng)低壓側通過換熱器與外界之間的換熱;
�、谙到y(tǒng)工作的溫度區(qū)域不同。熱泵是將環(huán)境溫度作為低溫熱源，將被調(diào)節(jié)對象作為高溫熱源;制冷機則是將環(huán)境溫度作為高溫熱源，將被調(diào)節(jié)對象作為低溫熱源。因而，當環(huán)境條件相當時，熱泵系統(tǒng)的工作溫度高于制冷系統(tǒng)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(yè)革命的發(fā)展，19世紀初，人們對能否將熱量從溫度較低的介質(zhì)“泵”送到溫度較高的介質(zhì)中這一問題發(fā)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(fā)生變化”的原理。1854年，W.Thomson教授(即大家熟知的LordKelvin勛爵)發(fā)表論文，提出了熱量倍增器(HeatMultiplier)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(huán)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(fā)展長期明顯滯后于制冷機的發(fā)展。
上世紀30年代，隨著氟利昂制冷機的發(fā)展，熱泵有了較快的發(fā)展。特別是二戰(zhàn)以后，工業(yè)經(jīng)濟的長足發(fā)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(yè)用熱泵的發(fā)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(nèi)的發(fā)展。
2.2熱泵的主要應用型式
按照熱泵系統(tǒng)的熱力循環(huán)型式，通常將熱泵分為如下六類：
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與制冷機一樣，蒸氣壓縮式系統(tǒng)也是熱泵最主要的應用型式。按照低溫熱源與供熱介質(zhì)的組合方式不同，蒸氣壓縮式熱泵系統(tǒng)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氣體壓縮式熱泵
與蒸氣壓縮式系統(tǒng)熱泵不同的是，在這類熱泵系統(tǒng)中，工作介質(zhì)的工作區(qū)域為過熱區(qū)。對于氣體壓縮式熱泵系統(tǒng)，目前主要以二氧化碳、濕空氣作為工作介質(zhì)的熱泵系統(tǒng)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(zhì)的空調(diào)熱泵系統(tǒng)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(diào)節(jié)用冷、熱源設備。對于使用濕空氣作為工作介質(zhì)的空調(diào)熱泵系統(tǒng)在普通工業(yè)或民用建筑環(huán)境調(diào)節(jié)應用的可能性，作者曾經(jīng)作文探討。
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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。
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吸收式熱泵是一種利用低品位熱源實現(xiàn)將熱量從低溫熱源泵送向高溫熱源的循環(huán)系統(tǒng)。常用的工質(zhì)對是“水-溴化鋰(其中，以溴化鋰稀溶液為工質(zhì)，以溴化鋰濃溶液為吸收劑)”、“氨-水(其中，以氨為工質(zhì)，以水吸收劑)”、“水-氯化鈣(其中，以鋁化鈣稀溶液為工質(zhì)，以氯化鈣濃溶液為吸收劑)”。
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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(chǎn)生溫差現(xiàn)象。
熱電式熱泵具有無運動部件，工作可靠，壽命長，控制調(diào)節(jié)方便，振動小，噪聲低，對環(huán)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。
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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。
