丁豪

曾經(jīng)野蠻的熱能的攫取方式

古時(shí)候，人們要取暖，通常的做法是燒木頭，利用木頭燃燒產(chǎn)生的熱能溫暖自己。現(xiàn)在從環(huán)保的角度來(lái)看，燒木頭取暖的做法，是非常原始的。

還好，古時(shí)候人們對(duì)熱能的索取量并不是很大，并非像現(xiàn)代人這樣幾乎沒(méi)有節(jié)制，他們只是求得溫暖而已，所以燒木頭也并不會(huì)把森林都給燒光，也沒(méi)有給環(huán)境帶來(lái)致命傷害。

工業(yè)時(shí)代初期，熱能不僅僅需要滿(mǎn)足人類(lèi)的生存需求，還要為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。這樣，整個(gè)社會(huì)對(duì)熱能的需求量日益劇增，熱能變成了可以給提供者帶來(lái)巨大利潤(rùn)的商品。工業(yè)時(shí)代對(duì)熱能的需求量雖然很大，但熱能的生產(chǎn)技術(shù)卻沒(méi)有多么大的提升，仍舊延續(xù)了古代燃燒產(chǎn)熱的落后技術(shù)，并且由小燒變成了大燒——燒木頭、燒煤、燒油、燒氣，且燃燒量極大。

到了工業(yè)時(shí)代中后期，為了生產(chǎn)更多的熱能，燒的技術(shù)得到了提升，出現(xiàn)了鍋爐這種助燒機(jī)器，于是焚燒變得更為瘋狂：樹(shù)木、煤、油氣燒得更多，產(chǎn)生的熱能雖然也多了起來(lái)，但是產(chǎn)生的廢氣廢物也多了起來(lái)，環(huán)境難以承受燒的危害，空氣、水都逐漸被污染。

現(xiàn)在，人們需求的熱能大都不用直接燒了，多通過(guò)電器轉(zhuǎn)化而來(lái)：電飯鍋、電熱水器、電暖器、空調(diào)等，電器成為熱能生產(chǎn)的主力軍。熱能生產(chǎn)進(jìn)入了電器化時(shí)代。

但是，電器所需的電力許多是火電站輸送來(lái)的，這些電力還是源于“燒”，用電器生產(chǎn)熱能看似干凈，但其背后仍舊離不開(kāi)“燒”，所以“電熱”對(duì)環(huán)境的危害仍然相當(dāng)嚴(yán)重。

那么，有沒(méi)有一種熱能生產(chǎn)的方式對(duì)環(huán)境沒(méi)有什么傷害呢？

科學(xué)探索

太陽(yáng)內(nèi)部不斷進(jìn)行著核反應(yīng)，釋放著巨大的熱能，這些熱能以輻射的方式到達(dá)地球，就成為太陽(yáng)能。太陽(yáng)能存量巨大，取之不盡，用之不竭。收集并利用太陽(yáng)能是一門(mén)高科技，并且出現(xiàn)了很多高科技應(yīng)用產(chǎn)品：太陽(yáng)能灶、光帆飛船、光伏發(fā)電等。但換一個(gè)角度看，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用技術(shù)其實(shí)特別低端。為什么這么說(shuō)？小狗小貓小昆蟲(chóng)都知道如何利用太陽(yáng)能呀，就是曬太陽(yáng)嘛！

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人類(lèi)出現(xiàn)之初，是沒(méi)有熱能生產(chǎn)這一概念的。人的身體就是熱能生產(chǎn)器。咱們吃進(jìn)肚子里的食物，有的用來(lái)長(zhǎng)肉生骨頭，有的是用來(lái)生產(chǎn)熱能。身體自身產(chǎn)生的熱能主要維持生命狀態(tài)，是生存必需。因?yàn)樵既瞬恢廊绾螐拇笞匀恢兄苯荧@取熱能，所以他們的生活狀態(tài)就是“活著”，很艱苦，不舒適。直到人類(lèi)學(xué)會(huì)了用火，學(xué)會(huì)了燒東西，才有了向大自然獲取超越生存需求的多余熱能，有了這些多余的熱能，人類(lèi)生活才漸漸進(jìn)入了舒適狀態(tài)。人類(lèi)的幸福是“燒”出來(lái)的，此話不假。

空氣熱泵機(jī)成了熱能搬運(yùn)工

你應(yīng)該知道，空氣是有溫度的。空氣為什么會(huì)有溫度呢？原來(lái)，空氣中儲(chǔ)存了大量的熱能。奇怪，空氣中有大量的熱能，咋不覺(jué)得發(fā)燙呢？噢，這個(gè)問(wèn)題可這樣解釋?zhuān)阂驗(yàn)榭諝獾捏w積相當(dāng)巨大，熱能雖然大量存在其中，但抵不住空氣巨大體積的稀釋?zhuān)苑植荚趩挝惑w積空氣內(nèi)的熱能就不多了。

雖然單位體積空氣內(nèi)的熱能含量不多，但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果能把空氣中的熱能一點(diǎn)點(diǎn)提取收集起來(lái)，積少成多，就會(huì)熱到讓人覺(jué)得發(fā)燙的地步。這就好比從礦石中提煉黃金，不斷地從含金量不高的礦石里提煉，稀有的黃金也可以積少成多，由克達(dá)到噸的量。

用什么辦法將空氣中的分散熱能提取并累積起來(lái)，成為生活或工業(yè)生產(chǎn)可以使用的熱能呢？經(jīng)過(guò)科學(xué)家的不懈努力，從空氣中提取熱能的機(jī)器終于被發(fā)明出來(lái)。這種機(jī)器稱(chēng)為空氣熱泵機(jī)。

空氣熱泵機(jī)的核心構(gòu)件是壓縮機(jī)。壓縮機(jī)將吞進(jìn)去的含有低量熱能的空氣壓縮，讓空氣體積變小，低量的熱能相對(duì)空氣變小的體積來(lái)說(shuō)，就變成了高量熱能，這樣空氣經(jīng)過(guò)壓縮后就會(huì)溫度升高，變得發(fā)燙起來(lái)。用發(fā)燙的空氣給水加熱，就能把空氣中的熱量傳遞給水，于是水的溫度就升高了，冷水變成了熱水。一臺(tái)空氣熱泵機(jī)不斷壓縮空氣，不斷將空氣中的熱能提取出來(lái)傳遞給水，能將水溫加熱到70℃。水具有了這么高的溫度，就有了洗澡、供暖等生活使用價(jià)值，當(dāng)然其用于工業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值也會(huì)產(chǎn)生。

用空氣熱泵機(jī)能將水加熱到可以用于供暖的溫度，這樣就不用燒煤供暖了，這得減少多少燃煤少排放多少?gòu)U氣呀！是的，用空氣熱泵機(jī)供暖，家家戶(hù)戶(hù)溫暖如春，因?yàn)椴粺?，所以空氣質(zhì)量不受影響，因此空氣熱泵機(jī)又被視為去除霧霾天氣的“神器”。如果傳統(tǒng)的燃煤供暖系統(tǒng)被空氣熱泵機(jī)代替，那么擁有天藍(lán)藍(lán)水清清的優(yōu)美環(huán)境不再是難以實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。

空氣熱泵機(jī)將空氣壓縮，提取了空氣里的熱量之后，又會(huì)把空氣“放走”，這時(shí)候被放走的空氣因?yàn)閬G失了許多熱量，所以溫度會(huì)明顯降低，就變成了冷空氣。冷空氣能降溫，因此空氣熱泵機(jī)在制熱的同時(shí)可以制冷，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用的目的。

制熱制冷同時(shí)需求的狀況還是很多的。比如夏天，洗浴熱水是隨時(shí)需要的，房間制冷也是隨時(shí)需要的。此時(shí)，空氣熱泵機(jī)一方面可以給洗浴提供熱水，又可給房間提供冷空氣降溫，一機(jī)兩用的用途就實(shí)現(xiàn)了?？諝鉄岜脵C(jī)本身不生產(chǎn)熱能，只是將空氣里的熱能從此處搬運(yùn)至彼處，所以空氣熱泵機(jī)又被稱(chēng)為大自然能量的搬運(yùn)工！

科學(xué)探索

冬季大量需要熱能，不是太需要冷空氣，空氣熱泵機(jī)供熱時(shí)制出的冷空氣又有何用？怎么用？這樣用：可以在城市地下修建一個(gè)儲(chǔ)能水庫(kù)，將空氣熱泵機(jī)在供暖時(shí)制造出的大量冷空氣導(dǎo)流到地下水庫(kù)中，給水庫(kù)里的水降溫，把水庫(kù)里的水變成冷水。夏季來(lái)臨時(shí)，地下水庫(kù)里被空氣熱泵機(jī)變冷的水又會(huì)吸收地面?zhèn)鱽?lái)的熱能，降低城市溫度，這個(gè)地下水庫(kù)就將成為整個(gè)城市的天然空調(diào)。你看，別說(shuō)冷空氣沒(méi)啥用，只要儲(chǔ)存起來(lái)，總歸會(huì)有用的呀。

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現(xiàn)在，許多家庭都安裝了空調(diào)。并且大多空調(diào)都是冬夏兩用空調(diào)，就是夏天制冷冬天制熱。這種兩用空調(diào)就應(yīng)該是一臺(tái)小空氣熱泵機(jī)了：它夏天制冷的時(shí)候，室內(nèi)機(jī)吐冷氣，室外機(jī)吐熱氣；冬天制熱的時(shí)候，室內(nèi)機(jī)吐熱氣，室外機(jī)吐冷氣。這兩個(gè)過(guò)程恰好相反。呵呵，大自然能量的搬運(yùn)工，也許就在你身邊吶。趕緊查看下你自己家的空調(diào)是不是空調(diào)熱泵機(jī)吧。

空氣熱泵機(jī)的新使命——裝備冬奧會(huì)

目前，空氣熱泵機(jī)正以強(qiáng)勁姿態(tài)沖擊著熱能生產(chǎn)界，不論是燃煤鍋爐還是燃?xì)忮仩t，無(wú)論是電熱水器還是普通空調(diào)，這些熱能生產(chǎn)器具都將在空氣熱泵機(jī)的沖擊下地位不保，熱能生產(chǎn)將全面進(jìn)入空氣熱泵機(jī)的環(huán)保節(jié)能新時(shí)代！

空氣熱泵機(jī)適用于家庭、商場(chǎng)、辦公場(chǎng)所，它將全面擔(dān)負(fù)起讓我們感覺(jué)冷熱適宜的責(zé)任?？諝鉄岜脵C(jī)輕易地搬運(yùn)空氣中的熱能，你需熱時(shí)它供熱，你需冷時(shí)它降溫，一機(jī)兩用，既不傷害自然，又能滿(mǎn)足人們的需要。

2022年冬奧會(huì)將在河北張家口舉辦，張家口崇禮縣修建的萬(wàn)龍滑雪場(chǎng)是冬奧會(huì)的主場(chǎng)地，位于滑雪場(chǎng)頂端的雪具出租大廳海拔約1600米，建筑面積1328.12平方米，冬季外部環(huán)境的氣溫是-35℃。如何讓這個(gè)雪具出租大廳在寒冬里依然保持溫暖呢？

使用普通空調(diào)供暖是不可能的，因?yàn)槠胀照{(diào)運(yùn)行溫度在-5℃以上，在-35℃的自然環(huán)境中，普通空調(diào)無(wú)法啟動(dòng)，無(wú)法正常供暖。

那使用鍋爐供暖，燒煤燒氣會(huì)污染環(huán)境，這與我國(guó)要辦一屆綠色環(huán)保的冬奧會(huì)的承諾不符。有人提出用電鍋爐供暖，但是電鍋爐只能滿(mǎn)足所需熱能的三分之一，無(wú)法讓雪具出租大廳全面溫暖起來(lái)，就算是能溫暖起來(lái)，耗電量也無(wú)比巨大，成本負(fù)擔(dān)太重。

關(guān)鍵時(shí)刻，空氣熱泵機(jī)將勇建奇功——5臺(tái)空氣源熱泵機(jī)被安裝進(jìn)雪具出租大廳，只使用較少的電力，它們就能將空氣中的熱能源源不斷地送進(jìn)雪具出租大廳內(nèi)，讓雪具出租大廳的溫度在室外極低的環(huán)境下也能保持在22℃，真可謂室外滴水成冰，室內(nèi)溫暖如春呀?？諝鉄岜脵C(jī)不但能順利提升雪具出租大廳的溫度，還能給整個(gè)場(chǎng)館隨時(shí)提供40～75℃的熱水，熱水的熱能也是空氣熱泵機(jī)從室外空氣里給搬運(yùn)進(jìn)來(lái)的——能從寒冷的空氣里搬來(lái)這么多的熱量，空氣熱泵機(jī)的搬運(yùn)效率果然超能。

值得驕傲的是，這些將在2022年冬奧會(huì)為雪具出租大廳提供熱能的空氣熱泵機(jī)都是標(biāo)準(zhǔn)的“國(guó)貨”。

科學(xué)探索

不論是普通空調(diào)還是空氣熱泵機(jī)，都需要制冷劑。最初，人們使用氨、氯、甲烷之類(lèi)的有毒氣體充當(dāng)制冷劑，這些制冷劑泄漏后可能會(huì)釀成重大事故。后來(lái)人們利用一種名為氟利昂的物質(zhì)充當(dāng)制冷劑，這種物質(zhì)對(duì)人體無(wú)害，但是它對(duì)高空臭氧層有害，會(huì)破壞環(huán)境，所以使用氟利昂的空調(diào)被稱(chēng)為環(huán)境殺手?，F(xiàn)在，人們用二氧化碳給空氣熱泵機(jī)當(dāng)制冷劑。二氧化碳是純綠色天然物質(zhì)，對(duì)人對(duì)環(huán)境都無(wú)害，所以說(shuō)空氣熱泵機(jī)因?yàn)槭褂昧硕趸疾耪嬲兊冒踩h(huán)保起來(lái)。

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空調(diào)是一項(xiàng)偉大的發(fā)明，夏季它可以降低室內(nèi)溫度，讓我們的生活更舒適。早在公元前1000年左右，波斯人就發(fā)明了一種古式空調(diào)，利用裝置于屋頂?shù)娘L(fēng)桿，使外面的自然風(fēng)穿過(guò)涼水吹入室內(nèi)，令室內(nèi)的人感到?jīng)鏊?。但是直?902年，真正依靠電力的空調(diào)才被發(fā)明出來(lái)，不過(guò)最初的電力空調(diào)并不是為了讓人涼爽，而是要控制印刷車(chē)間的溫度，令紙張面積及油墨的排列更準(zhǔn)確，以提升印刷質(zhì)量。

（編輯 孫世奇）