上文主要講解了熱泵與制冷機的不同之處以及熱泵的由來及主要應用型式，而此文更著重于講解熱泵主要問題及應用現(xiàn)狀和部分熱泵新技術(shù)簡介，希望對你有用！另外強調(diào)一點熱泵和超低溫冰箱、冷凍干燥機關(guān)聯(lián)不是很大，但也不無關(guān)系！

    3 主要問題及應用現(xiàn)狀

      蒸氣壓縮式熱泵是目前商業(yè)化應用最為廣泛的一種熱泵。主要以空氣、水或大地作為低溫熱源。

      3.1 水源熱泵（Water Source Heat Pump）

      以水作為熱源的熱泵稱作為水源熱泵（Water Source Heat Pump，WSHP）。通常以海水、河水、湖水及井水作為低溫熱源。由于水的溫度變化較小，水源熱泵的性能通常要比ASHP的性能好而且穩(wěn)定。目前，以污水處理場涼水池的水作為低溫熱源的熱泵系統(tǒng)已經(jīng)在實際工程中采用，而且經(jīng)濟性能良好。

      以海水、河水或湖水作為低溫熱的熱泵，一方面受自然條件的制約，另一方面，需要在熱泵系統(tǒng)中，采取水處理及防腐措施。

      目前，以井水作為低溫熱源的熱泵系統(tǒng)，是水源熱泵機組和系統(tǒng)研究及應用的熱點。井水特別是深井水，全年溫度基本穩(wěn)定而且水質(zhì)良好，是熱泵系統(tǒng)比較理想的低溫熱源，在工程中采用較多。但是這種系統(tǒng)有可能存在回水困難、回水污染及破壞地下水生態(tài)資源等環(huán)境問題。從可持續(xù)發(fā)展的角度，這是一種不宜采用的方式。實際上，在許多國家地區(qū)，已有相應的法律，禁止采用地下水資源作為熱泵系統(tǒng)的低溫熱源。

      3.2 土壤熱源熱泵（Soil Heat Pump）

      土壤熱源熱泵（Soil Heat Pump，SHP）以大地作為其低溫熱源。通常是將制冷盤管理入地下，盤管與土壤進行熱量交換，熱泵系統(tǒng)自成封閉式系統(tǒng)。根據(jù)埋管的形式不同，這種系統(tǒng)又分為橫埋和豎埋（又稱為直埋）兩種方式。

      SHP存在如下不足：

      ①造價昂貴，施工條件苛刻；
      ②可能泄漏，以引起土地污染；
      ③可能引起土地的大面積龜裂。

      在工程上，一個可以借鑒的做法是，把管長約100米、直徑約15厘米的管子作為一組，埋入地下。并通過一組小的內(nèi)套管將水送到大管子的底部。

      3.3 空氣源熱泵（Air Source Heat Pump）

      以空氣作為熱源的熱泵稱為空氣源熱泵或氣源熱泵（Air Source Heat Pump，ASHP）。通常制作成能夠供冷、供熱的兩用循環(huán)系統(tǒng)。

      ASHP需要依據(jù)給定的氣候條件來設計，使其容量及效率在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)達到保證。由此，需要在性能上解決這樣一對矛盾，就是當需要供量最大時的空氣源的溫度最低，同時機組的容量及效率也最低。

      此外，ASHP機組需要充分考慮不同循環(huán)條件下，節(jié)流機構(gòu)的參數(shù)選擇以及室內(nèi)外兩個換熱器之間的合理匹配問題。以機組生命周期內(nèi)的總費用最低為目標，作者推薦了以空氣處理參數(shù)作為ASHP系統(tǒng)室內(nèi)外兩個換熱器之間的匹配的原則的方法。

      在確定機組的容量時，對于一般地區(qū)而言，由于空調(diào)負荷大于采暖負荷，因而，根據(jù)空調(diào)制冷負荷確定即可。對于寒冷地區(qū)用戶，在一定的時間內(nèi)，空調(diào)負荷可能不再大于采暖負荷。在這種條件下，可以根據(jù)情況采取兩種處理方法：一是以極端供熱負荷及其對應的環(huán)境條件與機組的運行條件確定機組容量；二是仍然以空調(diào)制冷負荷確定機組容量，在機組供熱量不能滿足供熱的條件下，采取補充輔助加熱措施。文獻[7]推薦的確定起動輔助加熱措施的條件是“熱泵系統(tǒng)的運行效率約為1.5至2.0”時。

      對于冬冷夏熱的濕熱地區(qū)，需要考慮的另外一個問題就是ASHP機組室外側(cè)換熱器的結(jié)霜以及由此帶來的一系列問題。一般認為，環(huán)境溫度在-5~5℃區(qū)間，為易結(jié)霜區(qū)，需要特別關(guān)注。

      3.4 太陽能熱泵（Solar Heat Pump）

      太陽能熱泵（Solar Heat Pump）以太陽能集熱器作為熱泵系統(tǒng)的低溫溫度。圖3是一種方案的太陽能熱泵系統(tǒng)流程示意。這是一種能夠從更低溫度的環(huán)境中有效吸取熱量的系統(tǒng)。在系統(tǒng)做熱泵運行時，儲水槽中的水作為系統(tǒng)的低溫熱源。如果儲水槽容量設計合理的話，即使水溫降低到5℃時，仍然可以有效使用，而且，由于水溫較低，使得太陽能集熱器能夠在較低的溫度下工作，從而增加了它的熱吸收率。

      太陽能熱泵的不足在于它無法同時實現(xiàn)有效制冷循環(huán)而成為實際上的單用系統(tǒng)。

      此外，如果太陽能熱泵同時提供生活用熱水的話，需要考慮兩個系統(tǒng)的分配與轉(zhuǎn)換問題。同時，在高緯度地區(qū)使用時，存在生活用水溫度太高的可能性，為此，在系統(tǒng)中必須考慮采取防高溫水灼傷等措施。

      4 部分熱泵新技術(shù)簡介

      熱泵新技術(shù)研究主要是圍繞提高熱泵系統(tǒng)的熱力學效率、提高熱泵系統(tǒng)的環(huán)境友善程度和處理空氣品質(zhì)等方面展開的。部分技術(shù)已經(jīng)應用于相關(guān)產(chǎn)品及系統(tǒng)中。相關(guān)新技術(shù)主要包括：

      ①室外側(cè)換熱器結(jié)霜控制、表面納米材料及其表面修飾工藝技術(shù)    通過對室外側(cè)換熱器的外表面進行納米材料修飾，使得霜水呈球狀凝結(jié)，從而減小凝霜或凝水在換熱器外表面凍結(jié)的機會。

      ②全空氣熱泵技術(shù)    采用濕空氣的跨臨界膨脹的熱力循環(huán)的全空氣熱泵空調(diào)系統(tǒng)。空氣同時作為工作介質(zhì)和能量交換介質(zhì)。采用無油壓縮設備及工藝技術(shù)，將使得此系統(tǒng)有著極好的環(huán)境友善性能。

      ③納米催化高效吸收技術(shù)    利用具有均勻性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的低密度多孔性納米材料作為吸收器和發(fā)生器的填料，可以提高吸收效率和發(fā)生效率及速率，從而使得吸收時制冷機或吸收式熱泵機組的小型化稱為可能。以三氯化鐵和氫氧化鈉為原料，利用溶膠-凝膠過程和超臨界干燥技術(shù)，經(jīng)過鐵基氣溶膠基本粒子b-FeOOH，再經(jīng)高溫處理后轉(zhuǎn)化為a-Fe2O3-SiO2為基質(zhì)的低密度多孔性納米材料是一種可能的納米催化高效吸收填料。

      ④高效率、低污染燃燒技術(shù)    燃燒器表面經(jīng)過鈦基納米粒子修飾后，在納米粒子的催化作用，可以對燃燒反應條件進行控制和調(diào)節(jié)，從而使天然氣的燃燒更快、更充分，與此同時，抑制氮氧之間的反應，從而使燃燒反應中間產(chǎn)物（及污染物）減少，提高燃燒效率。

      ⑤熱泵壓縮機柔性吸、排氣靜音技術(shù)    壓縮機式制冷或熱泵系統(tǒng)噪聲與振動的主要源泉。壓縮機吸、排氣環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的噪聲頻率特性以其結(jié)構(gòu)及材料不同而不同。實驗證明，采用柔性吸、排氣通道結(jié)構(gòu)，可以減少制冷或熱泵機組噪聲，并改善它在系統(tǒng)中的傳輸特性。

      ⑥往復式壓縮機吸氣回流增阻技術(shù)等。    對于往復式壓縮機來說，在壓縮機吸氣側(cè)的工質(zhì)回流是造成壓縮機吸氣側(cè)腔內(nèi)工質(zhì)壓力脈動的主要因素之一，由它產(chǎn)生的氣流脈動可以從低壓側(cè)傳輸?shù)礁邏簜?cè)。采用回流增阻結(jié)構(gòu)的吸氣通道，可以降低壓縮機產(chǎn)生的噪聲及振動，并使壓縮機的效率有所提高。

      ⑦大壓差、非穩(wěn)定運行條件下高效熱泵壓縮機技術(shù)    主要包括渦旋壓縮機柔性導入結(jié)構(gòu)、機體噴液降溫及吸排氣壓力自我辨識和自適應分液調(diào)節(jié)技術(shù)，從而適應大壓差、非穩(wěn)定運行條件。

      ⑧熱泵自適應空況控制技術(shù)    根據(jù)熱泵系統(tǒng)熱動力運行特性，確定系統(tǒng)的自我狀況診斷和自適應空況調(diào)節(jié)控制。從該項技術(shù)在ASHP系統(tǒng)中應用效果看，能夠明顯提高系統(tǒng)的SEER指標。配合新的流程[11]，該項技術(shù)在保證ASHP系統(tǒng)低溫環(huán)境條件下的有效供熱方面，效果明顯。

      ⑨納米填料靜音技術(shù)    通過納米材料及微納米填料，消除工質(zhì)在節(jié)流過程、冷凝過程及蒸發(fā)過程中由于相變而導致相界間能量傳遞產(chǎn)生的噪聲和振動。

      ⑩可吸入顆粒物納米催化及分解技術(shù)    通過在熱泵與空調(diào)系統(tǒng)空氣處理末端進、出風界面上進行綱伙材料修飾，使空氣中的可吸入顆粒物經(jīng)過納米催化分解而使空氣得以凈化。

      （11）礦物油極性強化技術(shù)

      礦物油極性較弱，與同樣弱極性的CFCS類工作介質(zhì)相溶性良好，是工質(zhì)替代問題出現(xiàn)之前應用廣泛的制冷系統(tǒng)用潤滑油。作為CFCS類工質(zhì)的的主要替代物，HFCS類工質(zhì)的化學極性較強，因而需要使用具有較強極性的潤滑油（如POE油），由此帶來許多問題。
礦物油極性強化技術(shù)使之用于采用HFCS類工質(zhì)（及以HFCS類工質(zhì)為主要成分的混合類工質(zhì)）的制冷系統(tǒng)成為可能。