屋里太冷怎么办？从寒冷的室外取点热量回来吧

出品：科普中国

制作：沧海一粟@KP

监制：中国科学院计算机网络信息中心

一股一股冷空气不断袭来，家中的取暖设备纷纷开启，小太阳、空调、暖气、热水袋、暖宝宝一起上阵。近些年，一种能从寒冷的室外取热给室内加温的热泵取暖技术越来越受人们的青睐。今天，我们就来聊一聊这个能够逆天取热的神奇技术。

逆转热量传递方向就靠它

向环境大气要能源的确是一个不错的主意！然而，要把热量从低温处搬到高温处，谈何容易？一杯热茶之所以会慢慢变凉，是因为热量会自发地从高温处传递到低温处。这说明热量的传递是有方向性的，即热量只能从高温热源自发地传至低温热源。但有了空气源热泵这个'搬运工'就可以实现热量传递方向的逆转。空气源热泵可以把室外低温处的热量'搬运'到室内高温处。利用热泵原理来'搬运'热量，要比电加热的原理复杂得多。

空气源热泵运用逆卡诺循环原理，通过热泵做功使工质产生物理相变而完成热量'搬运'。具体来说，就是利用压缩机和制冷剂的特性把空气中的能量'搬运'到热水中。

热泵'搬运'热量示意图（图片来源：yzjn88）

空气能热泵的心脏为压缩机。采用少量的电能驱动压缩机运行，把工质由低温低压气态压缩成高压高温气态。工质经过冷凝器放热后变成低温高压液态（液化），从而使室内的水温升高。低温高压液态工质通过膨胀阀减压后变成低温低压液态，并在蒸发器中吸收空气中的热量而变成低温低压气态（气化）……低温低压气态工质再次进入压缩机参与下一个循环。如此不断地循环加热，可以把水加热至50℃-65℃。

四倍产出还节能环保

空气能热泵能够实现四倍多的热量产出。同样消耗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4千瓦-5千瓦的热量。