第二节　热泵技术介绍

一、热泵的概念

自然界中有很多低品位的能源，这些能源虽然数量巨大，但都是温度很低的热源，一般只有十几或者二三十摄氏度，无法直接使用。如果能够通过某种装置将这些热能的品位加以提升，使之可以应用，就能大大扩展能量的来源，缓解目前能源供应十分紧张的局面。热泵就是这样一种能量品位的提升装置，它可以把温度较低的热能提升为温度较高的热能，使之变成可以利用的能源。它的作用与水泵有着相似之处，水泵通过消耗机械能把水由低处送到高处，提高水的势能；同样，热泵也必须消耗一定的高品位能量，如机械能、电能或高温热能等，才能将低温热能提升为较高温度的热能，用于建筑供热以及生产工艺加热等。

通常来说，如果热泵在运行过程中消耗的高品位能量为Q1，回收的低品位能量为Q2，那么热泵输出的可以利用的较高品位的能量Q为Q1和Q2之和，即Q=Q1+Q2，如图1-2所示。热泵输出的能量Q与其所消耗的能量Q1之比，即热泵的输出功率与输入功率之比，称为热泵的性能系数，即COP（Coefficient of Performance）。

与锅炉、电加热器等普通制热装置相比，热泵的突出特点是消耗少量的高品位的电能或燃料的化学能，即可获得大量的所需热能。也就是说，热泵的制热系数总是大于1，用户获得的热能总是大于所消耗的电能或燃料的化学能；而锅炉等普通制热装置的制热性能系数永远小于1，即用户获得的热能总是小于所消耗的电能或燃料的化学能。

热泵的诞生让人类利用数量巨大、分布广泛的低品位热能成为可能，特别是在利用接近环境温度的废热方面，热泵甚至成为唯一可行的技术手段。热泵的发展和推广使用对于缓解能源紧张、降低污染排放有着重大的现实意义。

制冷装置在制冷过程中使制冷对象温度降低的同时，也会产生大量的热，释放给高温热源，使高温热源的温度提高。所以热泵装置和制冷装置在热力学原理上具有相似性，很多热泵装置也是从制冷装置发展而来的。但是，在实际应用中两者仍具有较大的区别，这主要是由于两者的应用目的不一样，在性能优化的侧重点、应用温度范围、可靠性验证、零部件设计等诸多方面均存在较大差异所致。因此，很多制冷装置虽然也可以实现制热的目的，但其效果及效率不及专用的热泵装置。

二、热泵的分类

热泵装置虽然千差万别，但任何一个热泵系统都必然包括低温热源、高温热源、驱动能源和装置本身四个组成部分。因此，可以按此对热泵装置进行分类。

1.按低温热源的来源进行分类

按照热泵利用的低温热源（低品位热源）不同，可分为地下水源热泵、土壤源热泵、地表（江、河、湖、海）水源热泵、原生污水源热泵、工业余热源热泵以及空气源热泵等。其中地下水源、土壤源及地表水源热泵利用的低品位能源都以浅层地热能为主，因此通称为地源热泵。

（1）地下水源热泵

抽取地下水，以地下水作为低温热源，利用热泵装置从中提取热量或冷量用于建筑供热或制冷，然后再将地下水回灌到地下。这种方式可以在确保水量没有损失、水质没有污染的前提下，取得较好的节能效果。我国近年来大规模推广这一技术，也随之带动了一批研究工作。开展水文地质方面的研究和相应的勘测方法的探索，以确保获得足够的地下水流量并确保全部回灌，有效地避免了工程及应用的风险；对地下水回灌状况的大范围检测技术进行研究，用于及时查处非法从地表排水的现象。目前地下水源热泵系统的国家标准也已经颁布实施，使这一技术的推广应用进一步规范化。

（2）土壤源热泵

通过地埋管形成地下热交换器，以土壤作为低温热源，通过热泵装置利用土壤中所蕴含的低品位的浅层地热能为建筑供热、供冷。围绕大量的工程需求，近年来我国在这项技术上已经取得了突破性的进展，开发出现场热物性测量的专用设备，可以较高精度地测量出土壤的热物性参数；在国际上率先提出各种埋管形式的地下不稳定传热过程的解析解，从而可以利用可靠的数学模型和计算机软件对地源热泵系统进行模拟和设计分析；形成了较好的回填工艺和防止埋管端头淤堵的工艺，保证了热泵系统的可靠性；形成了全套的设计计算与分析方法，保证系统的可靠和高效。在此基础上我国已制定和颁布了地源热泵的设计标准，保证了工程的规范化。

（3）地表水源热泵

地表水包括江、河、湖、海水及污水处理后的再生水，以地表水为冷热源的热泵技术近年来在我国也得到了快速发展。我国在地表水热能回收利用的水质指标体系和水源资源调查研究、污垢生长规律与换热器换热热阻变化规律的研究、污垢成分与化学除垢技术等方面进行了大量有成效的研究工作。

（4）原生污水源热泵

我国率先提出能够直接从污水中采集热量而不对污浊物进行任何处理的装置和工艺流程，在理论研究和实验室实验基础上开发出的转筒式污水热量采集装置已大范围用于实际工程项目，为城市污水中热能的直接利用开辟出一条全新的途径。

（5）工业余热源热泵

工业余热主要是指工业企业的工艺设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等低品位能源。利用热泵将这些低品位能源加以回收利用，可以提供工艺热水或者为建筑供热、提供生活热水。该技术的应用不仅减少了工业企业的污染排放，还大幅度降低了工业企业原有的能源消耗。

（6）空气源热泵

以上各种热泵所利用的低温热源的资源并不是到处都有，而是受到环境条件的限制。在无法获得这些热源的情况下，就只能利用空气作为低温热源了。空气中蕴含的热能是最方便获得的一种能源，但也是品位最低的一种能源。由于空气温度变化幅度很大，因此对热泵设备的技术要求也很高。针对冬夏季压缩机在不同压缩比下运行的要求，我国率先提出在涡旋压缩机压缩过程中间补气以改变等效压缩比的方法，并得到广泛应用；针对冬季蒸发器的结霜问题，提出多种化霜方式以减少化霜能耗并避免化霜造成系统不稳定性的方法；提出智能判断化霜的算法和化霜策略，以避免无效化霜；提出空气源热泵与水环热泵的串联结构，使得系统在夏季可以单级运行而冬季可以双级串联运行。这些研究成果有力地推动了空气源热泵的技术进步和广泛推广。

2.按高温热源进行分类

高温热源即热泵输出的可利用的较高品位的热能，一般以供热为主要用途。按照热泵输出的热能温度划分，可以分为常温热泵、中温热泵和高温热泵。

3.按驱动能源形式进行分类

按驱动能源即热泵所消耗的高品位能源不同，热泵可分为电动热泵、燃气热泵、燃油热泵、蒸汽热泵以及热水热泵等。

4.按热泵装置本身运行原理进行分类

按热泵装置本身运行原理，可分为压缩式热泵、吸收式热泵、吸附式热泵、化学热泵、引射式热泵、热电热泵等。

（1）压缩式热泵

压缩式热泵也称为蒸汽压缩式热泵或机械压缩式热泵，其原理与传统的电制冷机组基本相同。它由电能或蒸汽等高品位能源驱动压缩机做功，使工质的压力在冷凝器中升高，在蒸发器中降低。由于工质的蒸发温度和冷凝温度都随压力的升高而升高，随压力的降低而降低，因此它可以在蒸发器中较低的温度下蒸发，蒸发吸收低温热源的热量；在冷凝器中较高的温度下冷凝，将热量释放给高温热源。通过工质的两次相变，使热量不断从低温热源转移给高温热源。

压缩式热泵一般以电能作为驱动压缩机的能源，称为电驱动压缩式热泵。这种热泵方便灵活，效率很高，适用于利用浅层地热能和生活余热能等分布比较分散、品位比较低的热能。在具备条件的情况下，也可以用蒸汽驱动蒸汽轮机带动压缩机做功，这种热泵称为蒸汽驱动压缩式热泵。

压缩式热泵一般以氟利昂为工质，过去使用的氟利昂因为含氯，所以对臭氧层有破坏作用。现在使用的氟利昂因为氯含量很低或不含氯，所以对臭氧层的破坏作用很小或没有。

（2）吸收式热泵

吸收式热泵的原理与传统的吸收式制冷机十分相似，一般以溴化锂和水组成的二元溶液作为工质，也称为溴化锂吸收式热泵。它以热水、蒸汽或烟气等高温热能作为驱动能源，利用溴化锂的沸点远高于水的特点，加热发生器中的溴化锂水溶液，使其中的水分受热蒸发为气态水；然后进入冷凝器中冷凝向高温热源放热变成液态水，再经过节流阀节流后进入蒸发器中蒸发从低温热源吸热，又变成气态水进入吸收器被溴化锂溶液吸收；最后由溶液泵送往发生器进入新一轮循环，通过这种方式使热量从低温热源转移给高温热源。

吸收式热泵根据驱动热源不同，可分为热水型、蒸汽型和直燃型三种。它的性能系数（COP）没有压缩式热泵高，但它以运行成本（直燃型除外）远低于电能的热能作为驱动能源，并且输出功率也可以比压缩式热泵大很多，因此在数量比较集中、品位相对较高的工业余热能回收利用中应用。

（3）吸附式热泵

吸附式热泵利用固体吸附剂对工质的吸附作用，通过对固体吸附剂加热或冷却调节工质在蒸发器和冷凝器中的压力；与压缩式热泵和吸收式热泵一样，工质在蒸发器中蒸发吸热，在冷凝器中冷凝放热，使热量从低温热源转移给高温热源。

吸附式热泵可充分利用低品位的工业余热及太阳能作为驱动能源，其工质对环境没有污染，具有节能和环保两大优势，已成为国内外重点关注的新的节能技术。但这项技术还不是很成熟，尚未进入大规模应用阶段。

（4）引射式热泵

引射式热泵是利用一股高压、高能量流体的引射作用吸入另一股低压流体，以回收低压流体能量的一种热泵。

（5）热电热泵

热电热泵以珀尔帖效应为原理，又称温差热泵。1834年法国科学家珀尔帖（Peltier）发现，在两个不同导体组成的回路中通电时，一个接头吸热，另一个接头放热，这就是珀尔帖效应。20世纪50年代，由于半导体材料制造技术的突破，热电制热和制冷技术取得了较快发展。

三、压缩式热泵

图1-3所示为压缩式热泵的系统原理图。它主要由压缩机、高温热源换热器（冷凝器）、节流装置和低温热源换热器（蒸发器）以及连接管路等部件组成。在系统中充注制冷剂（也称为制冷工质、冷媒），由压缩机驱动制冷剂在系统中循环流动，完成压缩、冷凝、节流和蒸发四个工作过程。

冷凝器是系统用来向高温热源释放热量的换热装置，高温制冷剂气体在冷凝器中被冷凝为液体，释放热量，即冷凝放热。常用的冷凝器有翅片管式换热器、套管式换热器、板式换热器和壳管换热器等。

蒸发器是系统用来从低温热源吸收热量的换热装置，低温制冷剂液体在蒸发器中被蒸发为气体，吸收热量，即蒸发吸热。常用的蒸发器为翅片管式换热器和壳管换热器。

节流装置是热泵系统中的重要部件，主要作用是对高压制冷剂液体进行节流降压，保证蒸发器和冷凝器间的压差；另外，还可以调节进入蒸发器的制冷剂流量，使系统高效率运行。常用的节流装置有毛细管、电子膨胀阀和热力膨胀阀等。

压缩机是热泵系统中驱动制冷剂循环流动的动力源，相当于系统的“心脏”。它将从蒸发器吸入的低温低压制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体送入冷凝器。常用的压缩机有滚动转子式热泵压缩机和涡旋式热泵压缩机等。下面将对热泵压缩机做简单介绍，第三章中还将对用于空气源热泵的压缩机做介绍。

四、热泵压缩机

热泵压缩机是决定蒸汽压缩式热泵系统能力大小的关键部件，对系统的运行性能、噪声、振动、维护和使用寿命等有着直接的影响。压缩机在系统中的作用在于，抽取来自蒸发器中的制冷剂蒸气，提高压力和温度后将它排向冷凝器，并维持制冷剂在热泵系统中的不断循环流动。由此可见，压缩机相当于热泵系统的“心脏”。

根据蒸汽压缩的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型（图1-4）。

各类压缩机的常见应用及容量范围如表1-1所示，后续分别进行介绍。

下面通过介绍活塞式和离心式压缩机，来了解热泵压缩机的结构和工作过程。滚动转子式、涡旋式和螺杆式压缩机将在后面空气源热泵章节中介绍。

（一）活塞式压缩机

活塞式压缩机曾经是应用最广泛的一种机型，但它的市场份额已被其他形式的压缩机占去一部分，这是因为后者具有比活塞式压缩机更好的可靠性、容积效率等性能。尽管如此，它仍在采用新技术来力保自身的市场范围，其方法是应用热力学和流体力学的新成果，采取计算机辅助设计的手段使压缩机的设计、气阀的改进等方面更为合理，对其整体性能的预测更加精确。不过从现行规范《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附条文说明[另册]》（GB 50736—2012）的修订可以看到，水冷冷水机组的选型范围已将活塞式删除，可以看出活塞式在民用空调领域的应用将会越来越少。

1.基本结构

活塞式单缸压缩机的主要零部件及其组成如图1-5所示。压缩机的机体由气缸体1和曲轴箱3组成。气缸体中装有活塞5，曲轴箱中装有曲轴2，通过连杆4将曲轴和活塞连接起来。在气缸顶部装有吸气阀9和排气阀8，通过吸气腔10和排气腔7分别与吸气管11和排气管6相连。当原动机带动曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞在气缸内做上下往复运动，并在吸、排气阀的配合下，完成对制冷剂的吸入、压缩和传送。

2.工作过程

如图1-6所示，活塞式压缩机的工作循环分为四个过程。

（1）压缩过程

通过压缩过程将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端位置1—1（称为内止点或下止点）时，气缸内充满了从蒸发器吸入的低压制冷剂蒸气，吸气过程结束；活塞在曲轴-连杆机构的带动下开始向上移动，此时吸气阀关闭，气缸工作容积逐渐减小，处于气缸内的气体受压缩，温度和压力逐渐升高。活塞移动到2—2位置时（即气缸内气体的压力升至略高于排气腔中气体的压力时），排气阀开启，开始排气。气体在气缸内从吸气时的低压升高到排气压力的过程称为压缩过程。

（2）排气过程

通过排气过程，制冷剂进入冷凝器。活塞继续向上运动，气缸内的高温高压制冷剂蒸气不断地通过排气管流出，直到活塞运动到最高位置3—3（称为外止点或上止点）时排气过程结束。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。

（3）膨胀过程

通过膨胀过程将制冷剂的压力降低。活塞运动到上止点时，由于压缩机的结构及制造工艺等原因，气缸中仍有一些空间，该空间的容积称为余隙容积。排气过程结束时，在余隙容积中的气体为高压气体。活塞开始向下移动时，排气阀关闭，吸气腔内的低压气体不能立即进入气缸，此时余隙容积内的高压气体因容积增加而压力下降；直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，才开始吸气过程，此时活塞处于位置4—4。活塞从位置3—3移动到位置4—4的过程称为膨胀过程。

（4）吸气过程

通过吸气过程将吸气腔中的制冷剂吸入气缸。活塞从位置4—4继续向下移动，气缸内气体的压力继续降低，其与吸气腔内气体的压力差推开吸气阀，吸气腔内气体进入气缸内，直至活塞运动到下止点时吸气过程结束。制冷剂从吸气腔被吸入到气缸内的过程称为吸气过程。

3.特点

在各种类型的热泵压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其他类型压缩机所不能及的优点：

①能适应较广阔的压力范围和热泵量要求。

②热效率较高，单位热泵量耗电量较少，加工比较容易，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。

③对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也比较低廉。

④技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。

⑤系统装置比较简单，相比之下，螺杆式压缩机系统中需要装设大容量油分离器；离心式压缩机系统中要配置工艺要求的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。

与此同时，活塞式压缩机也存在不足：

①转速受到限制。单机输气量大时，机器显得很笨重，电动机体积也相应增大。

②结构复杂，易损件多，维修工作量大。

③运转时有振动。

4.运行特性

（1）运行特性曲线

热泵压缩机的运行特性是指在规定的工作范围内运行时，压缩机的热泵量和功率随工况变化的关系。按运行特性绘制的曲线称为运行特性曲线。某开启活塞式热泵压缩机运行特性曲线如图1-7所示。

一台热泵压缩机在转速n不变时，其理论输气量是不变的。但由于工作温度的变化、使用制冷剂的不同，其单位质量制热量q0、单位指示功wi及实际质量输气量qm都要改变，因此，热泵压缩机的热泵量Q0及轴功率Pe等性能指标就要相应地改变。

当t0一定时，tk↑，ϕ0↓，Pe↑；

当tk一定时，t0↓，Q0↓，Pe先↑后↓，有一最大值存在，最大轴功率时的压力比约等于3。

（2）运行界限

运行界限是热泵压缩机运行时蒸发温度和冷凝温度的界限。单级半封闭活塞式热泵压缩机的运行界限如图1-8所示。

（二）离心式压缩机

离心式热泵压缩机属于速度型压缩机，是一种叶轮旋转式的机械。它靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力。气体的流动是连续的，其流量比容积型热泵压缩机要大得多。为了产生有效的能量转换，其旋转速度必须很高。一般都用于大容量的热泵装置中。

离心式热泵压缩机的吸气量为0.03～15m3/s，转速为1800～90000r/min，吸气温度通常在-10～+10℃，吸气压力为14～700kPa，排气压力小于2MPa，压力比在2～30之间，几乎所有制冷剂都可采用。目前常用的制冷剂工质有R22、R123、R134a等。

1.基本结构

离心式热泵压缩机有单级、双级和多级等多种结构形式。单级压缩机主要由吸气室、叶轮、扩压器、蜗壳及密封等组成，如图1-9所示。

对于多级压缩机，还设有弯道和回流器等部件（图1-10）。一个工作叶轮和与其相配合的固定元件（如吸气室、扩压室、弯道、回流器或蜗壳等）就组成压缩机的一个级。多级离心式热泵压缩机的主轴上设置着几个叶轮串联工作，以达到较高的压力比。

为了节省压缩功耗和不使排气温度过高，级数较多的离心式热泵压缩机中可分为几段，每段包括一到几级。低压段的排气需经中间冷却后才输往高压段。

离心式热泵压缩机的工作原理与容积型压缩机不同，它是依靠动能的变化来提高气体压力的。它由转子与定子等部分组成。当带叶片的转子（工作轮）转动时，叶片带动气体运动，把功传递给气体，使气体获得动能。定子部分则包括扩压器、弯道、回流器、蜗壳等，它们是用来改变气流运动方向及把动能转变为压力能的部件。制冷剂蒸气由轴向吸入，沿半径方向甩出，故称离心式压缩机。

2.特点

①在相同热泵量时，其外形尺寸小、质量轻、占地面积小。相同的热泵工况及热泵量，活塞式热泵压缩机比离心式热泵压缩机（包括齿轮增速器）重5～8倍，占地面积多一倍左右。

②无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。目前对中小型组装式机组，压缩机可直接装在单筒式的蒸发-冷凝器上，无需另外设计基础，安装方便。

③磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。

④润滑油与制冷剂基本上不接触，从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。

⑤易于实现多级压缩和节流，达到同一台热泵机多种蒸发温度的操作运行。

⑥能够经济地进行无级调节。可以利用进口导流叶片自动进行热泵量的调节，调节范围和节能效果较好。

⑦对于大型热泵机组，若用经济性高的工业汽轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。尤其对有废热蒸汽的工业企业，还能实现能量回收。

⑧转速较高，因此用电动机驱动的一般需要设置增速器；而且，对轴端密封要求高，这些均增加了制造上的困难和结构上的复杂性。

⑨当冷凝压力较高或热泵负荷太低（制冷剂流量较小）时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。

五、压缩式热泵的工质

热泵工质是在热泵循环中依靠自身状态的变化实现能量循环运输的工作介质。实际上，热泵工质的功能与制冷剂在制冷系统中的功能相同，特别是对于机械压缩式热泵，热泵工质也可以叫制冷剂。可以说，制冷剂的发展史就是热泵工质的发展史。要获得性能良好、运转正常且符合环境友好要求的制冷或热泵装置，应了解和掌握热泵工质的相关知识。

（一）热泵对工质的要求

1.热力学性质方面

①制冷剂的制冷效率ηR。ηR是理论循环制冷系数εth与有温差传热的逆卡诺循环制冷系数ε'c之比，即ηR=εth/ε'c。它标志着不同制冷剂节流损失和过热损失的大小。

②临界温度要高。制冷剂的临界温度高，便于用一般冷却水或空气进行冷凝液化。此外，制冷循环的工作区域越远离临界点、制冷循环越接近逆卡诺循环，节流损失越小，制冷系数越高。

③适宜的饱和蒸气压。蒸发压力不宜低于大气压力，以避免空气渗入制冷系统。冷凝压力也不宜过高，冷凝压力太高，对制冷设备的强度要求高，而且会引起压缩机的耗功增加。此外，希望冷凝压力与蒸发压力间的比值和差值较小，这点对减小压缩机的功耗、降低排气温度和提高压缩机的实际吸气量十分有益。

④凝固温度低。可以对较低温度的冷源进行利用。

⑤汽化潜热要大。在相同制冷量时，可减少制冷剂的充注量。

⑥对制冷剂单位容积制冷量的要求按压缩机的形式不同区别对待。如大、中型制冷压缩机，希望制冷剂单位容积制冷量越大越好，以减小压缩机的尺寸；但对于小型压缩机或离心式压缩机，有时压缩机尺寸过小反而引起制造上的困难，此时要求单位容积制冷量小些反而合理。

表1-2是目前几种常用制冷剂在t0=-15℃、tk=-30℃、膨胀阀前制冷剂再冷温度为5℃（吸气为饱和状态）时的单位容积制冷量。将该表与表1-3对照后可看出，一般的规律是标准沸点低的制冷剂，其单位容积制冷量就大。

⑦绝热指数（比热比）应低。绝热指数越小，压缩机排气温度越低，而且还可以降低其耗功量。

常见的一些制冷剂的热力学性质如表1-3所示。

2.物理化学性质方面

①制冷剂的热导率、放热系数要高，这样可提高热交换效率，减少蒸发器、冷凝器等换热设备的传热面积。

②制冷剂的密度、黏度要小，这样可减少制冷剂在系统中的流动阻力，降低压缩机的功耗或减小管路直径。

③制冷剂对金属和其他材料（如橡胶等）无腐蚀和侵蚀作用。

④制冷剂的热化学稳定性要好，在高温下不分解。

⑤有良好的电绝缘性。在封闭式压缩机中，由于制冷剂与电动机的线圈直接接触，因此要求制冷剂应具有良好的电绝缘性能。电击穿强度是绝缘性能的一个重要指标，故要求制冷剂的电击穿强度要高。

⑥制冷剂有一定的吸水性，当制冷系统中储存或者渗进极少量的水分时，虽会导致蒸发温度稍有提高，但不会在低温下产生“冰塞”，系统运行安全性好。

⑦制冷剂与润滑油的溶解性，一般分为无限溶解和有限溶解，各有优缺点。有限溶解的制冷剂优点是蒸发温度比较稳定，在制冷设备中制冷剂与润滑油分层存在，因此易于分离；但会在蒸发器及冷凝器等设备的热交换面上形成一层很难清除的油膜，影响传热。与油无限溶解的制冷剂优点是压缩机部件润滑较好，蒸发器和冷凝器等设备的热交换面上，不会形成油膜阻碍传热；其缺点是使蒸发温度有所提高，制冷剂溶于油会降低油的黏度，制冷剂沸腾时泡沫多，蒸发器中液面不稳定。综合比较，一般认为对油有限溶解的制冷剂要好些。

使用的润滑油必须与压缩机的类型及制冷剂的种类相匹配。如封闭式压缩机比开启式压缩机对润滑油的要求质量高，螺杆式压缩机一般推荐用合成类润滑油；部分HFC类制冷剂与矿物润滑油不相溶，与醇类（PAG）润滑油有限溶解，与酯类（POE）润滑油完全互溶。因此，大多数CFC、HCFC和HC制冷剂可使用矿物油；多数HFC类制冷剂使用PAG或POE合成油，一般推荐PAG用于R134a的汽车空调系统，其他场合的HFC制冷剂使用POE油。

3.制冷剂的安全性和环境友好性

①制冷剂应具有可接受的安全性。安全性包括毒性、可燃性和爆炸性。GB/T 7778—2017分别按毒性定量和可燃性定量方法，将制冷剂分为9种安全分组类型。制冷剂安全性分类由一个字母和一个数字两个符号组成，大写字母A、B、C表示毒性危害程度；阿拉伯数字1、2、3表示燃烧性危险程度。表1-4是制冷剂的安全性分组类型。

非共沸混合物制冷剂在温度滑移时，其组分的浓度也发生变化，其燃烧性和毒性也可能变化。因此，它应该由两个安全性分组类型表示，这两个类型使用一个斜杠（/）分开，如A1/A2。第1个类型是在规定组分浓度下的安全分类，第2个类型是混合制冷剂在最大温度滑移组分浓度下的安全分类。

制冷剂在工作范围内，应不燃烧、不爆炸，无毒或低毒；同时具有易检漏的特点。

②制冷剂环境友好性。制冷剂对大气环境的影响可以通过制冷剂的消耗臭氧层潜值ODP（Ozone Depletion Potential）、全球变暖潜值GWP（Global Warming Potential）、大气寿命（Atmospheric Life）等现有数据，按标准规定的计算方法进行评估，以确定其排放到大气层后对环境的综合影响。该评估结论，应符合国际认可的条件；在一定意义上讲，评估结论也会随着日益严格的排放要求而变化。

消耗臭氧层潜值ODP的大小表示消耗臭氧层物质ODS（Ozone Depletion Substance）排放大气，对大气臭氧层的消耗程度，即反映对大气臭氧层破坏作用的大小；其数值是相对于CFC-11排放所产生的臭氧层消耗的比较指标。

③全球变暖潜值GWP。GWP是衡量制冷剂对全球气候变暖影响程度大小的指标值。它是一种温室气体排放相对于等量二氧化碳排放所产生的气候影响的比较指标。GWP被定义为在固定时间范围内1kg物质与1kg CO₂脉动排放引起的时间累积（如100年）辐射力的比例。

此外，国际上近年来还采用一个整体温室效应值TEWI（Total Equivalent Warming Impact），它是综合反映1台机器对全球变暖造成影响的指标值。TEWI计算比较复杂，它包括了直接使用制冷剂产生的温室效应和制冷剂使用期内电厂发电产生的间接温室效应两部分。

④大气寿命。指任何物质排放到大气层被分解到一半（数量）时，所需要的时间（年），也就是制冷剂在大气中存留的时间。制冷剂在大气中寿命长，说明其潜在的破坏作用大。

常见的一些制冷剂的安全分类及环境友好性如表1-5所示。

4.制冷剂的经济性与充注量减少

制冷剂应易于制备或获得，生产工艺简单、价格低廉。在制冷设备中减少制冷剂充注量是既具经济性，又环保的方法。因此，降低制冷设备制冷剂充注量的研发日渐深入，如机组采用降膜式蒸发器，有的机型可使制冷剂充注量减少30%～50%，还能强化换热。

（二）常用制冷剂的性能

1.卤代烃及其混合物

（1）R123（HCFC-123）

R123的ODP=0.02，GWP=120，毒性属B1级，取代R11作为离心式冷水机组的制冷剂。

其优点是：

①属高温低压制冷剂，热力性质与R11相近；

②原使用的R11冷水机组可不做大的改动，改用R123比较容易，因而，对数量众多的离心式冷水机组改造获得广泛应用。

其缺点是：

①R123的循环效率比R11低，但随着科技的发展，目前生产的R123离心式冷水机组的COP已接近R11机组；

②R123的毒性属B1级，比R11（A1）高，因此在使用R123冷水机组的机房设计中，应按有关规定加强通风和安全保护措施，设置制冷剂泄漏传感器和事故报警点等。

（2）R22（HCFC-22）

R22的ODP和GWP都比R12小得多，属过渡性制冷剂。由于其分子组成中仍有氯的存在，因此对臭氧层仍有一定的破坏作用。按国际法规定，在我国R22可使用到2040年，目前其替代物正处于研究和应用的积极推进阶段。

水在R22中的溶解度很小，而且随着温度的降低，溶解度变小。当R22中溶解有水时，对金属有腐蚀作用，并且在低温时会发生“冰塞”现象。

R22能部分地与矿物油溶解，其溶解度与润滑油的种类和温度有关。温度高时，溶解度大；温度低时，溶解度小。当温度降至某一临界温度以下时，便开始分层，上层主要是油，下层主要是R22。

R22不燃烧、不爆炸，毒性很小（A1）。它的渗透能力很强，并且泄漏难以被发现，其检漏方法常用卤素喷灯，当喷灯火焰呈蓝绿色时，则表明有泄漏；当检漏要求较高时，可用电子检漏仪。

（3）R134a（HFC-134a）

R134a是一种新型制冷剂，其主要热力性质与R12相近，毒性为A1级（与R12相同）。R134a的ODP=0；GWP=1300，比R22（1700）小，相当于R12（8500）的1/6.5。

R134a气、液体的热导率高于R12，因此在蒸发器和冷凝器中的放热系数比R12约分别高35%～40%和25%～35%；R134a与矿物油不相溶，必须使用PAG（Polyolkene Glycol，聚乙二醇）醇类合成润滑油、POE（PolyoeEster，多元醇酯）酯类合成润滑油和改性POE油（在原POE油中添加了抗磨剂）。

R134a的吸水性极强，其使用的PAG和POE润滑油比常规使用的矿物油吸水性也高得多，特别是PAG油。系统内有水分，在润滑油的作用下会产生酸，对金属产生腐蚀，一般R134a系统中的最大含水量不应超过20×10-6。因此，R134a对系统的干燥及清洁度要求比R12、R22都高；系统中使用的干燥过滤器，其干燥剂必须使用与R134a相溶的产品，如XH-7或XH-9型分子筛等，润滑油最好使用POE酯性润滑油。R134a液体密度小，故系统中充注的制冷剂质量比R12略小；因R134a中无氯原子，故其检漏应采用R134a专用检漏仪。

（4）R32

R32是一种新型制冷剂，其单位质量制冷量较大，约为R22的1.57倍，循环的COP与R22相近（约为R22制冷效率的94%），安全性为A2级，无毒、微燃。其ODP=0；GWP=675，比R22（1700）小。

R32的制冷性能与R410A接近，且随着冷凝温度的升高，其性能及能效比明显优于R410A。以风冷冷（热）水机组为例，环境温度高于0℃时，R32的制热性能优于R410A；但在低温情况下，R32的性能差于R410A。由于单位质量制冷剂R32比R410A的冷量要高，因此，同样的额定冷量，R32充注量要少于R410A，试验验证的结果约少30%。制冷量相当时，R32的压力略高于R410A，且排气温度要高。

需要注意的是，使用R32要解决好高排气温度和弱可燃性问题。

随着R32制冷剂制冷空调设备制造与使用安全技术的研究和完善，R32已经成为R22的一个重要替代品。

（5）R404A

R404A属美国杜邦公司的专利产品，代号为SUVAHP62，系全HFC混合物；其组成物质及质量分数为R125/R143a/R134a（44%/52%/4%），ODP=0，GWP=3260，属温室气体，毒性为A1/A1。R404A的相变滑移温度为0.5℃，属近共沸混合物，系统内制冷剂的泄漏对系统性能影响较小。R404A的热力性质与R22接近，在中温范围时的能耗比R22增加8%～20%，但在低温范围时，两者相当。在同温度工况下，由于R404A的压缩比比R22低，因此压缩机的容积效率比R22高。再冷温度对R404A的性能影响大，因此提倡R404A系统中增设再冷器。R404A可用于-45～+10℃蒸发温度范围的商用及工业用制冷系统，也可替代R22。由于R404A含有R134a，因此其制冷系统用的润滑油、干燥剂及对清洁度的要求等与R134a相同。

（6）R407C

R407C是由R32、R125、R134a三种工质按23%、25%和52%的质量分数混合而成的非共沸混合物，其相变滑移温度为7.1℃。该制冷剂的ODP=0，GWP=1530，毒性为A1/A1。美国杜邦公司和英国帝国化学工业集团（ICI）该产品的商品名称分别为SUVAAC9000和KLEA66。R407C的热力性质在工作压力范围内与R22非常相似，其制冷循环的COP与R22也相近。使用R22的制冷设备改用R407C，需要更换润滑油，调整制冷剂的充灌量、节流组件和干燥剂等。由于R407C的相变滑移温度较大，在发生泄漏、部分室内机不工作的多联机系统以及使用满液式蒸发器的场合，混合物的配比可能发生变化而影响预期的效果。另外，非共沸混合物在传热表面的传热阻力增加可能会造成蒸发、冷凝过程的热交换效率降低，这在壳管式换热器中的变温过程，制冷剂在壳侧更明显。与R404A一样，由于R407C中含有R134a，因此系统使用的润滑油、干燥剂及对清洁度等的要求同R134a。

（7）R410A

R410A是由R32和R125两种工质按各50%的质量分数组成的，属HFCs混合物；其ODP=0，GWP=1730，毒性为A1/A1。R410A的相变滑移温度为0.2℃，属近共沸混合物制冷剂，热力性能十分接近纯工质。与R22相比，R410A的冷凝压力增大近50%，是一种高压制冷剂，需提高设备及系统的耐压强度。由于R41OA的高压、高密度，使系统制冷剂的管路直径可减少许多，压缩机的排量也有很大降低。同时，R410A的液相热导率比R22高，黏度比R22低，因此其传热和流动特性优于R22。

2.碳氢化合物（HCs物质）

用作制冷剂的主要是R290（丙烷）和R6OOa（异丁烷），该类物质在欧洲和一些发展中国家被广泛用来作为冰箱的制冷剂。国内也有数家冰箱厂采用上述制冷剂，特别是R600a。

R290的主要特点是：①ODP=0，GWP=20；②属于天然有机物，溶油性好，可采用普通矿物性润滑油，吸水性小；③可以从石油液化气直接获得，价格低；④热力性能好，其COP值稍高于R22，比R134a高10%～15%；⑤汽化潜热大，系统流量小，流动阻力低，系统充液量少；⑥相同工况下，排气温度要比合成制冷剂的压缩机低，比R22可低20℃，有利于延长压缩机的使用寿命。

使用R290制冷剂的主要问题是：可燃性、爆炸性，需加大安全措施；R290在空气中的可燃极限为2%～10%。

HCs物质推广应用的最大障碍是可燃性问题，如选用，必需注意到其充注量一定要控制在相关法规规定的范围以内。为此，制冷系统中应尽量减少充注量，在IEC 60335-224-2017标准中规定了R290制冷剂的限定允注量。此外，减小制冷剂泄漏量及提高泄漏检测、应对能力，是提高R290安全的又一项重要措施，如在机房内设置可燃气体泄漏报警装置以及与之联动的通风装置。

必须指出，R290易燃易爆的缺点是可以通过技术方法解决的，随着整个空调系统技术的不断发展，完全有可能将其危险性降到可以控制的范围之内。

3.无机化合物

一般把无机化合物的制冷剂和前面介绍的HCs类制冷剂统称为天然制冷剂或自然制冷剂，即自然界天然存在而不是人工合成的可用作制冷剂的物质。其中无机化合物中常用的制冷剂有氨和CO₂。

（1）氨

氨（R717）是一种应用较广泛的中压中温制冷剂，其ODP和GWP均为0，有较好的热力学及热物理性质。其在常温和普通低温的范围内压力适中，单位容积制冷量大，黏度小，流动阻力小，传热性能好。氨制冷机的COP分别比R134a、R22高19%和12%左右，在我国冷藏行业中得到了广泛应用。

氨的吸水性强，能以任意比例与水溶解，形成弱碱性的水溶液。水一般不会从溶液中析出冻结成冰，所以氨系统不必设干燥器。但水的存在会导致制冷系统的蒸发温度提高，制冷剂的含水量（质量分数）要求不超过0.12%。

氨几乎不溶于矿物油。因此，氨制冷系统的管道和换热器的传热面上会积有油膜，影响传热。氨液密度比油小，在储液器和蒸发器的下部会沉积油，应定期放油。氨对黑色金属无腐蚀作用，若含有水分，对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用。氨制冷机中除了少量部件采用高锡磷青铜外，不允许使用铜和其他铜合金。

氨的缺点是毒性大（B2级），对人体有害。当氨在空气中的含量（体积分数）达到0.5%～0.6%时，人在其中停留半小时，就会中毒；当含量达11%～14%时，即可点燃（黄色火焰）；若达15%～16%，会引起爆炸。氨蒸气对食品有污染作用，氨制冷机房应保持通风，设置氨气浓度报警装置；当空气中氨气浓度达到100×10-6或150×10-6时，自动报警并启动机房内的事故排风机。

随着CFCs及HCFCs的淘汰步伐加快，扩大氨制冷剂使用范围的呼声高涨，各国学者为了在空调制冷领域用氨作制冷剂，做了大量的工作，如：

①开发了与氨互溶的合成PAG润滑油，改善了其传热性能，解决了干式和板焊式蒸发器中的回油问题，简化了系统的油分离器及集油器。

②封闭式氨压缩机电动机的有关技术已解决。

③用于氨的钎焊板式换热器已有大量产品，它可减少系统中氨的充注量。

④开启式压缩机的轴封泄漏问题已解决。目前，欧洲许多国家（特别是德国）均有空调用氨冷水机组产品，并有许多工程应用实例。

（2）CO₂（R744）

CO₂在历史上曾一度作为普遍使用的制冷剂，20世纪30年代后，因卤代烃的出现而被抛弃，仅限用于干冰生产中。随着CFCs及HCFCs的淘汰，采用R744的制冷系统又成为比较理想的替代制冷剂使用方案。

CO₂的ODP=0，GWP=1，比任何HFC和HCFC物质都小，如果是利用原本要排入大气中的CO₂，则可以认为对全球变暖无影响。CO₂化学稳定性好，不传播火焰，安全、无毒，汽化潜热大，流动阻力小，传热性能好，易获取且价格低廉，堪称理想的天然制冷剂。其主要问题是临界温度低（31.1℃），因此能效低。又因为临界压力高（7.38MPa），所以CO₂制冷系统压力高。因此，在制冷空调中应用，系统必须具备高承压能力、高可靠性等特点，相应也导致系统的造价较高。

首先，由于其临界点低，用在制冷空调上常为跨临界过程的单级压缩机制冷系统。欧洲的研究成果认为换热器采用小孔扁管式平流换热器的高效换热器，压缩机采用往复式或斜盘式，对压缩机进行减小缸径、增大行程、增加密封环数量等措施，能满足CO₂制冷要求。

其次，因在高压侧具有较大的温度变化（约80～100℃），故CO₂的放热过程适宜于热泵的制热运行和热泵热水机的运行。有关研究表明，用作热泵热水机的试验结果比采用电能或天然气燃烧加热水，可节能75%。

最后，在复叠式制冷系统中，CO₂用作低压级制冷剂，高压级则用NH3或HFC-134a作制冷剂，实际运行情况表明在技术上可行。该系统还适用于低温冷冻干燥。

（三）CFCs及HCFCs的淘汰与替代

臭氧层的破坏和全球气候变暖是当前全球面临的主要环境问题之一。目前制冷、热泵行业广泛采用CFCs及HCFCs类物质作制冷剂，它们对臭氧层有破坏作用或引发温室效应；CFCs及HCFCs类物质的淘汰与替代已经不只是制冷、热泵行业的责任，也成了中国对世界的庄严承诺。

1.臭氧层的破坏、《蒙特利尔议定书》及其修正案

1974年，美国加利福尼亚大学的莫列纳（M.J.Molina）和罗兰（F.S.Rowland）教授合作发表论文指出，卤代烃中的氯或溴原子会破坏大气的臭氧层。这就是著名的CFC问题。为此瑞典皇家科学院将1995年的诺贝尔化学奖授予这两位教授和荷兰的克鲁森（P.Crutzen）教授，以表彰他们在大气化学特别是臭氧层形成和分解研究方面作出的杰出贡献。

近代的科学研究表明，CFCs类物质进入大气层后，几乎全部升浮到臭氧层；在紫外线的作用下，CFCs产生出Cl自由基，参与了对臭氧层的消耗，进而破坏了大气臭氧层的臭氧含量，使臭氧层厚度减薄或扩大臭氧层的空洞。HCFCs物质中由于有氢，因此使Cl自由基对臭氧层的破坏有一定的抑制作用；加之HCFCs物质大气寿命均较短，所以对臭氧层的破坏较CFCs物质有一定的抑制作用。臭氧层的破坏，使太阳对地球表面的紫外线辐射强度增强。据测算，若O3每减少1%，紫外线的辐射量将增加2%。紫外线辐射量的增加将使人的免疫系统遭到破坏，会使人的抵抗力下降，皮肤癌、白内障等病患增多。臭氧层的耗减，将使全世界农作物、鱼类等水产品减产；导致森林或树木坏死；加速塑料制品老化；城市光化学烟雾的发生概率提高等。

为了保护臭氧层，国际社会于1985年缔结了《保护臭氧层的维也纳公约》，1987年缔结了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》），这是保护臭氧层而进行全球合作的开端。之后，随着保护臭氧层日益紧迫的要求，《议定书》缔约方大会又先后通过了《伦敦修正案》（1992年）、《哥本哈根修正案》（1993年）、《蒙特利尔修正案》（1997年）和《北京修正案》（1999年）。这些修正案对《议定书》所列消耗臭氧层物质（ODS）的种类、消耗量基准和禁用时间等做了进一步的调整和限制。

2.温室效应及《京都议定书》

以上讨论的CFCs和HCFCs都是从制冷剂ODP值的角度提出来的。实际上CFC的排放会加剧地球的温室效应。CFC是产生温室效应的气体，使地球的平均气温升高、海平面上升、土地沙漠化加速，危害地球上多种生物，破坏生态平衡。在目前估计的气温变暖因素中，20%～25%是CFCs类物质作用的结果。CFC的淘汰及替代物的使用，不仅要考虑ODP值，还应考虑到GWP值，即对温室效应的影响。

1997年12月，联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议在日本东京都召开，会议通过了《京都议定书》。我国于2002年9月正式核准《京都议定书》，并承担相应的国际义务。《京都议定书》确定CO₂、HCFCs等6种气体为受管制的温室气体，并限制上述温室气体排放总量；要求各国采取高能效、降低其能源需求、调整能源结构等技术措施，降低其温室气体排放总水平。2007年9月召开的《蒙特利尔议定书》第19次缔约方大会达成加速淘汰HCFCs调整案。根据调整案提出的新淘汰时间表规定，对于中国等发展中国家，其消费量与生产量分别选取2009年与2010年的平均水平作为基准线，在2013年实现冻结；到2015年削减10%；到2020年削减35%；到2025年削减67.5%；到2030年完全淘汰HCFCs的生产与消费。但在2030～2040年间允许保留年均2.5%的维修用量（中国工商制冷行业目前消费的HCFCs制冷剂包括R22、R123、R142b）。

3.《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质的国家方案》与进展

我国政府于1989年7月、1991年6月和2003年4月先后核准加入了《蒙特利尔议定书》《伦敦修正案》和《哥本哈根修正案》；于2010年5月核准加入了《蒙特利尔修正案》和《北京修正案》。1992年，国家组织编制了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质的国家方案》（简称《国家方案》），1993年1月经国务院批准实施。1998年对《国家方案》进行了修订，1999年11月颁布了《国家方案》的修订稿。经过多年的艰苦努力和积极行动，中国在2007年7月1日实现了CFCs类物质消费的全面淘汰，提前两年半实现了议定书及其修正案规定的目标。

4.HCFCs类物质的淘汰与替代

中国是全球最大的HCFCs类物质生产国和消费国，为了实现到2015年的第一阶段淘汰目标，我国的HCFCs淘汰管理计划准备计划已经于2008年7月获得议定书执委会的批准。在2010年底举行的议定书执委会上，我国政府提交了《中国HCFCs淘汰管理计划（摘要）》（简称《管理计划》）。根据《管理计划》，用于制冷空调的制冷剂替代技术选择具体见表1-6，替代技术正努力推进，如以R290为制冷剂的房间空调器在国内已经有企业开始批量生产。

5.HFCs类物质的淘汰与替代

欧盟委员会关于某些含氟温室气体的第842、2006条例颁布，希望实现延缓欧盟的温室气体排放增长趋势，将欧盟15国的排放量维持在2010年的水平，约合7500万吨二氧化碳当量。不难看出，该条例的宗旨是要减少并控制温室气体的应用规模，其原因源于替代产品市场化还需要时日。

属于CFCs的制冷剂有R134a、R410A、R407C、R404A。对于替代用CO₂、氨和碳氢化合物等制冷剂的安全性、性能和使用成本等还需要加以改善，得到实践的检验。

众所周知，臭氧层的耗减和全球温暖化进程的加剧，已经成为日益严峻的全球环境问题。CFC、HCFC类的工质对臭氧层有破坏作用，CFC、HCFC、HFC类工质同CO₂一样也产生温室效应，这使制冷与空调热泵行业面临严重挑战，寻找高效绿色环保热泵工质已成为当前国际社会共同关注的问题。

六、热泵技术的发展与应用

热泵的工作原理虽然与制冷机相同，但热泵的发展却远不如制冷机顺利；这是因为人工制冷几乎唯一地依靠制冷机，而人工供热却有许多途径，并且它们往往比热泵更简单。因此在很长一段时间内，热泵的研究几乎是空白。

热泵的理论基础可追溯到1842年卡诺发表的关于卡诺循环的论文；1850年开尔文指出制冷装置也可用以制热；1852年威廉•汤姆逊发表了一篇论文，提出热泵的构想，并称之为热能放大器或热能倍增器。19世纪70年代，制冷技术和设备得到了迅速发展，但加热由于可以通过各种简单的方法得以实现，因此热泵的开发一直到20世纪初才展开。20世纪20～30年代，热泵逐步发展起来。热泵发展到今天，制热温度（供给用户的热能温度）低于50℃的热泵已较成熟，且由于部件和工质基本与制冷设备通用，应用也最广泛；制热温度在50～100℃之间的热泵，其工业化应用的领域正在逐步拓展，相关部件及工质体系也正在完善；制热温度大于100℃的热泵，其大规模应用还有较多技术问题需解决，应用领域也有待开拓。

回顾热泵的发展历史，热泵发展的速度主要取决于以下几个因素：

（1）能源因素

包括能源的价格（电能、煤、油、燃气等的比价）和能源的丰富性。当不同能源间价格合理或能源紧张时，热泵就具有较好的发展前景。

（2）环境因素

当出于环境保护的考虑，对其他制热方式（如燃煤制取热能）有严格的限制时，热泵就具有更大的应用空间。

（3）技术因素

包括通过热泵循环、部件、工质的改进提高热泵的效率，利用材料技术简化热泵结构、降低热泵造价。利用测控技术提高热泵的可靠性和操作维护的简易性等，可使热泵比其他简单加热方式具有更强的综合竞争优势。

（4）低温热源

热泵与其他简单加热方法的不同点之一是必须要有低温热源，且低温热源的温度越高，对提高热泵的性能和应用优势越有利，有时能否有合适的低温热源甚至是决定热泵应用的关键因素。因此利用相关领域的先进技术，拓展热泵的低温热源，也是促进热泵应用和发展的重要因素。

（5）应用领域开发

目前热泵已应用于供暖、制取热水、干燥（木材、食品、纸张、棉、毛、谷物、茶叶等）、浓缩（牛奶等）、娱乐健身（人工冰场、游泳池的同时供冷与供热等）、种植、养殖、人工温室等领域。进一步了解不同产品生产工艺中的热需求，并将热泵和工艺用热有机结合，可为热泵拓展更多的应用领域。

热泵的应用已涉及食品生物及医药、城市公用事业、农副产品种养及加工等领域。

1.在食品、生化制品及制药工业中的应用

洗涤、杀菌、蒸发浓缩或蒸馏、干燥、冷藏食品、生化制品、药品生产中的基本环节，尤其是干燥、蒸发浓缩或蒸馏环节，热量消耗大，同时又有很多废热排出，特别适合应用热泵来提高其能源效率。

2.在城市公用事业中的应用

热泵在城市公用事业中的应用包括供暖、制取热水或蒸汽、利用海水制取淡化水等。以热泵取暖为例，可用的低温热源有空气、地下水、土壤、海水等；用户侧输热介质有空气或水等；驱动能源有电能、燃料或其他热能等；热泵形式可为蒸汽压缩式、吸收式或吸附式等。

3.在种植、养殖及农副产品加工储藏中的应用

由于名贵花卉及药材种植、菌类培养、动物（如水产等）养殖在冬季均需要一定的温度，而在种植、养殖现场通常又缺乏适宜的供热装置，此时可用以土壤或地下水为低温热源的热泵制热装置，为动植物的生长提供适宜的温度条件。在农副产品收获季节，往往采收时间比较集中，需同时对产品进行保鲜、干燥、冷藏处理，为此，可设计适于不同农副产品，并具有低温保鲜、低温冷藏、热泵干燥等多功能的装置，满足不同产品、不同季节的加工储藏需要。