在能源問題日益嚴峻的當(dāng)下，高效、環(huán)保的能源利用技術(shù)成為了全球關(guān)注的焦點。高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵作為兩種先進的熱能利用設(shè)備，正逐漸在各個領(lǐng)域嶄露頭角，為節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展貢獻著重要力量。

高溫水源熱泵：挖掘水中的能量寶藏

高溫水源熱泵，通常指能夠直接回收利用 20 - 55 度的低品位余（廢）熱資源，并制出 65 - 95 度熱水的熱泵機組。與普通水源熱泵相比，它突破了溫度限制，大大拓展了熱泵的應(yīng)用范圍。

其工作原理基于熱泵的基本原理，即通過做功將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。高溫水源熱泵以水為熱源，如溫度 30 度以上的地?zé)嵛菜⒐I(yè)廢熱水、中央空調(diào)廢熱、油田污水等。在系統(tǒng)中，蒸發(fā)器側(cè)進水吸收熱量，制冷劑蒸發(fā)，通過壓縮機壓縮提升溫度和壓力，然后在冷凝器側(cè)釋放熱量，制取高溫?zé)崴?/span>

以日本為例，早在 1980 年代就開展了超級熱泵計劃，開發(fā)出蒸發(fā)器進水 45 度，制熱出水溫度達到 85 度的中高溫?zé)岜?，以及利?80 度余熱水制熱產(chǎn)出 150 度蒸汽的高溫?zé)岜谩W洲則通過改進離心壓縮機性能，開發(fā)出采用 R134a 制冷劑、三級離心壓縮方式，可制出 85 度熱水的離心壓縮機高溫?zé)岜?。我國?2002 年，由北京清源世紀科技有限公司與清華大學(xué)熱能工程系合作，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫?zé)岜谩Ｔ谡舭l(fā)器進水 45 度的條件下，冷凝器制熱出水溫度可達 95 度，并于 2003 年通過科技成果鑒定和產(chǎn)品檢測，2005 年列入國家火炬計劃項目，獲得多項榮譽。

在實際應(yīng)用中，高溫水源熱泵展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。在工業(yè)領(lǐng)域，可用于原油加熱、工業(yè)保溫和生產(chǎn)用熱等，替代燃油、燃氣、燃煤鍋爐，節(jié)省大量一次能源。在區(qū)域供熱方面，能利用城市集中供熱回水等熱源，為建筑物提供高溫供暖，提高供熱效率和質(zhì)量。例如，在一些擁有豐富地?zé)豳Y源的地區(qū)，高溫水源熱泵將地?zé)嵛菜牡推肺粺崮苻D(zhuǎn)化為可供使用的高溫?zé)崴?，既實現(xiàn)了地?zé)豳Y源的梯級利用，又減少了對環(huán)境的熱污染。

高溫空氣源熱泵：捕捉空氣中的熱量

高溫空氣源熱泵是利用冷媒，在壓縮機的作用下，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，從而實現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移的設(shè)備。冷媒在壓縮機內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過程，溫度可高達 100℃，隨后進入換熱器釋放高溫?zé)崃考訜崴?/span>

相較于輸出溫度 55℃以下的傳統(tǒng)空氣源熱泵，高溫空氣源熱泵能夠在不改變設(shè)備運行環(huán)境的情況下，將供熱溫度提升至 60℃以上，并且保持較高的運行效率和穩(wěn)定的運行狀態(tài)。為實現(xiàn)這一目標，需要攻克幾個關(guān)鍵技術(shù)難題。首先是壓縮機的選擇，目前高溫空氣源熱泵設(shè)備多選用美國品牌 3T 工況谷輪全封閉渦旋壓縮機，其性能穩(wěn)定，能適應(yīng)高溫工況。其次是工質(zhì)的選擇，采用特殊制冷劑作為工質(zhì)，確保在穩(wěn)定的工作壓力下運行，同時保證換熱效率高且對環(huán)境無污染，對臭氧層無破壞作用。此外，還需對氟路系統(tǒng)控制進行優(yōu)化，以保障整體機組能夠長時間在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運行，并根據(jù)環(huán)境溫度和蒸發(fā)溫度自動調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)。

高溫空氣源熱泵在多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在工業(yè)方面，可用于電鍍業(yè)、化工業(yè)、漂染業(yè)等需要 60℃以上熱水的生產(chǎn)過程。例如，在電鍍工業(yè)中，高溫空氣源熱泵提供的高溫?zé)崴軡M足電鍍液的加熱需求，保證電鍍工藝的順利進行。在商業(yè)領(lǐng)域，適用于酒店、醫(yī)院、浴池、桑拿等場所，為其提供穩(wěn)定、高效的采暖和熱水供應(yīng)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可應(yīng)用于蔬菜花卉大棚種植、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，為農(nóng)作物和畜禽提供適宜的生長溫度。

二者對比：不同場景下的選擇

高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵各有特點，適用于不同的場景。高溫水源熱泵由于利用水體作為熱源，水體溫度相對穩(wěn)定，使得其能效比（COP）通常較高，在極寒天氣條件下也能高效運行。然而，其初始投資較高，需要進行水源開發(fā)和管道鋪設(shè)，且對水資源要求較高，安裝條件受到一定限制。高溫空氣源熱泵的優(yōu)勢在于初始投資相對較低，不需要復(fù)雜的水源開發(fā)，安裝較為便捷。但其效率受外界氣溫影響較大，在氣溫較低的環(huán)境下，制熱能力可能會有所下降。

在選擇時，需綜合考慮多種因素。如果所在地有穩(wěn)定且充足的水資源，并且允許進行水源開發(fā)，同時對節(jié)能要求較高，那么高溫水源熱泵是一個不錯的選擇。而在沒有穩(wěn)定水源，預(yù)算有限，且氣候相對溫和的地區(qū)，高溫空氣源熱泵則更為合適。

前景展望：邁向綠色能源新時代

隨著全球?qū)?jié)能減排和環(huán)境保護的重視程度不斷提高，高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵作為高效、環(huán)保的熱能利用技術(shù)，具有廣闊的市場前景。在工業(yè)領(lǐng)域，它們將逐漸取代傳統(tǒng)的高能耗加熱設(shè)備，助力企業(yè)降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。在建筑領(lǐng)域，為建筑物提供高效的供暖和熱水供應(yīng)，提升能源利用效率，減少碳排放。在未來，隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，這兩種熱泵技術(shù)的性能將進一步提升，應(yīng)用范圍也將不斷拓展，為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源體系發(fā)揮更為重要的作用。