熱泵的COP永遠大于1，就是說(shuō)熱泵的制熱系數永遠大于1，即用戶(hù)獲得的熱能總是大于所消耗的電能或燃料能。這是熱泵與普通加熱裝置的根本區別，也是熱泵制熱最突出的優(yōu)點(diǎn)。這是什么偽科學(xué)嗎？難道不用遵循能量守恒定理了嗎？

 

 

一、熱泵的“泵”字很關(guān)鍵

 

熱泵是一種制熱裝置，該裝置以消耗少量電能或燃料能為代價(jià)，能將大量無(wú)用的低溫熱能變?yōu)橛杏玫母邷責崮?，如同泵?ldquo;熱能”的“泵”一樣。熱泵的工作過(guò)程可與水泵相類(lèi)比，如圖1-5所示。                           

 

 

如圖1-5所示，水泵是消耗少量電能或燃料能W，將大量水從低位處泵送到所需的高位處。熱泵也是消耗少量電能或燃料能W，將環(huán)境中蘊含的大量免費熱能或生產(chǎn)過(guò)程中的無(wú)用低溫廢熱Q2，變?yōu)闈M(mǎn)足用戶(hù)要求的高溫熱能Q1。根據熱力學(xué)第一定律，Q1、Q2和W之間滿(mǎn)足如下關(guān)系式：

 

Q1=Q2+W                           （1-69）

式中Q——熱泵提供給用戶(hù)的有用熱能，kW；Q2——熱泵從低溫熱源中吸取的免費熱能（環(huán)境熱能或工業(yè)廢熱），kW；W——熱泵工作時(shí)消耗的電能或燃料能，kW。

 

由式（1-69）可見(jiàn)，Q1＞W(wǎng)，即熱泵制取的有用熱能，總是大于所消耗的電能或燃料能，而用燃燒加熱、電加熱等裝置制熱時(shí)，所獲得的熱能一般小于所消耗的電能或燃料的燃燒能，這是熱泵與普通加熱裝置的根本區別，也是熱泵制熱最突出的優(yōu)點(diǎn)。

 

二、熱泵的制熱系數永遠大于1

 

熱泵最主要的性能指標是制熱系數，可用符號COPH表示。制熱系數的一般定義為

 

COPH=用戶(hù)獲得的熱能 / 熱泵消耗的電能或燃料能     （1-70）

 

由式（1-70）可知，制熱系數COPH為無(wú)因次量，表示用戶(hù)消耗單位電能或燃料能所獲得的有用熱能。

 

與鍋爐、電加熱器等制熱裝置相比，熱泵的突出特點(diǎn)是消耗少量電能或燃料能，即可獲得大量的所需熱能，這一特點(diǎn)可通過(guò)裝置的能流圖和制熱系數得到明確的體現。

 

1）熱泵的能流圖和制熱系數熱泵的簡(jiǎn)化能流圖。如圖1-7所示（圖中取熱泵的制熱系數為4，即輸入1份電能或燃料能，可從環(huán)境或廢熱中吸取3份熱能，總計供給用戶(hù)4份熱能）。

 

由圖1-5、圖1-7和式（1-70）可知，熱泵的制熱系數COPH為

 

即熱泵的制熱系數永遠大于1，用戶(hù)獲得的熱能總是大于所消耗的電能或燃料能。

 

2）鍋爐的能流圖和制熱系數以鍋爐作為普通制熱裝置的代表，其能流圖如圖1-8所示（按制熱系數的含義，鍋爐的制熱系數也即通常所說(shuō)的熱效率，圖中取為0.8）。

 

 

由圖1-8和式（1-70）可知，鍋爐等普通制熱裝置的制熱系數永遠小于1，即用戶(hù)獲得的熱能總是小于所消耗的電能或燃料能。 

 

三、熱泵與制冷設備又明顯不同

 

從圖1-5還可看出，熱泵在向高溫需熱處供熱的同時(shí)，也在從低溫熱源吸熱（制冷），因此，熱泵兼有制冷制熱的雙重功能，但熱泵與制冷設備又有明顯的不同，主要體現在以下幾方面。

 

1）目的不同：熱泵的目的是供熱，制冷設備的目的是供冷，不同的目的影響機組結構和流程的設計。

 

2）工作溫度區間不同：熱泵工作溫度的下限一般是環(huán)境溫度，上限則根據用戶(hù)需求而定，可高于l00℃；制冷設備工作溫度的上限一般是環(huán)境溫度，下限則根據用戶(hù)需要而定（如食品冷凍溫度為—30℃），其示意如圖1-6所示。 

 

 

3）對部件和工質(zhì)的要求不同：由于熱泵與制冷設備的工作溫度不同，其工作壓力、各部件材料與結構、對工質(zhì)特性的要求也不同。

 

4）應用領(lǐng)域不同：制冷設備用于低溫儲藏或加工的場(chǎng)合，熱泵則用于需要供熱的場(chǎng)合。