向空气要能量

丁豪

曾经野蛮的热能的攫取方式

古时候，人们要取暖，通常的做法是烧木头，利用木头燃烧产生的热能温暖自己。现在从环保的角度来看，烧木头取暖的做法，是非常原始的。

还好，古时候人们对热能的索取量并不是很大，并非像现代人这样几乎没有节制，他们只是求得温暖而已，所以烧木头也并不会把森林都给烧光，也没有给环境带来致命伤害。

工业时代初期，热能不仅仅需要满足人类的生存需求，还要为工业生产服务。这样，整个社会对热能的需求量日益剧增，热能变成了可以给提供者带来巨大利润的商品。工业时代对热能的需求量虽然很大，但热能的生产技术却没有多么大的提升，仍旧延续了古代燃烧产热的落后技术，并且由小烧变成了大烧——烧木头、烧煤、烧油、烧气，且燃烧量极大。

到了工业时代中后期，为了生产更多的热能，烧的技术得到了提升，出现了锅炉这种助烧机器，于是焚烧变得更为疯狂：树木、煤、油气烧得更多，产生的热能虽然也多了起来，但是产生的废气废物也多了起来，环境难以承受烧的危害，空气、水都逐渐被污染。

现在，人们需求的热能大都不用直接烧了，多通过电器转化而来：电饭锅、电热水器、电暖器、空调等，电器成为热能生产的主力军。热能生产进入了电器化时代。

但是，电器所需的电力许多是火电站输送来的，这些电力还是源于“烧”，用电器生产热能看似干净，但其背后仍旧离不开“烧”，所以“电热”对环境的危害仍然相当严重。

那么，有没有一种热能生产的方式对环境没有什么伤害呢？

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太阳内部不断进行着核反应，释放着巨大的热能，这些热能以辐射的方式到达地球，就成为太阳能。太阳能存量巨大，取之不尽，用之不竭。收集并利用太阳能是一门高科技，并且出现了很多高科技应用产品：太阳能灶、光帆飞船、光伏发电等。但换一个角度看，太阳能的开发与利用技术其实特别低端。为什么这么说？小狗小猫小昆虫都知道如何利用太阳能呀，就是晒太阳嘛！

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人类出现之初，是没有热能生产这一概念的。人的身体就是热能生产器。咱们吃进肚子里的食物，有的用来长肉生骨头，有的是用来生产热能。身体自身产生的热能主要维持生命状态，是生存必需。因为原始人不知道如何从大自然中直接获取热能，所以他们的生活状态就是“活着”，很艰苦，不舒适。直到人类学会了用火，学会了烧东西，才有了向大自然获取超越生存需求的多余热能，有了这些多余的热能，人类生活才渐渐进入了舒适状态。人类的幸福是“烧”出来的，此话不假。

空气热泵机成了热能搬运工

你应该知道，空气是有温度的。空气为什么会有温度呢？原来，空气中储存了大量的热能。奇怪，空气中有大量的热能，咋不觉得发烫呢？噢，这个问题可这样解释：因为空气的体积相当巨大，热能虽然大量存在其中，但抵不住空气巨大体积的稀释，所以分布在单位体积空气内的热能就不多了。

虽然单位体积空气内的热能含量不多，但是科学家发现，如果能把空气中的热能一点点提取收集起来，积少成多，就会热到让人觉得发烫的地步。这就好比从矿石中提炼黄金，不断地从含金量不高的矿石里提炼，稀有的黄金也可以积少成多，由克达到吨的量。

用什么办法将空气中的分散热能提取并累积起来，成为生活或工业生产可以使用的热能呢？经过科学家的不懈努力，从空气中提取热能的机器终于被发明出来。这种机器称为空气热泵机。

空气热泵机的核心构件是压缩机。压缩机将吞进去的含有低量热能的空气压缩，让空气体积变小，低量的热能相对空气变小的体积来说，就变成了高量热能，这样空气经过压缩后就会温度升高，变得发烫起来。用发烫的空气给水加热，就能把空气中的热量传递给水，于是水的温度就升高了，冷水变成了热水。一台空气热泵机不断压缩空气，不断将空气中的热能提取出来传递给水，能将水温加热到70℃。水具有了这么高的温度，就有了洗澡、供暖等生活使用价值，当然其用于工业生产的价值也会产生。

用空气热泵机能将水加热到可以用于供暖的温度，这样就不用烧煤供暖了，这得减少多少燃煤少排放多少废气呀！是的，用空气热泵机供暖，家家户户温暖如春，因为不烧煤，所以空气质量不受影响，因此空气热泵机又被视为去除雾霾天气的“神器”。如果传统的燃煤供暖系统被空气热泵机代替，那么拥有天蓝蓝水清清的优美环境不再是难以实现的梦想。

空气热泵机将空气压缩，提取了空气里的热量之后，又会把空气“放走”，这时候被放走的空气因为丢失了许多热量，所以温度会明显降低，就变成了冷空气。冷空气能降温，因此空气热泵机在制热的同时可以制冷，可以实现一机两用的目的。

制热制冷同时需求的状况还是很多的。比如夏天，洗浴热水是随时需要的，房间制冷也是随时需要的。此时，空气热泵机一方面可以给洗浴提供热水，又可给房间提供冷空气降温，一机两用的用途就实现了。空气热泵机本身不生产热能，只是将空气里的热能从此处搬运至彼处，所以空气热泵机又被称为大自然能量的搬运工！

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冬季大量需要热能，不是太需要冷空气，空气热泵机供热时制出的冷空气又有何用？怎么用？这样用：可以在城市地下修建一个储能水库，将空气热泵机在供暖时制造出的大量冷空气导流到地下水库中，给水库里的水降温，把水库里的水变成冷水。夏季来临时，地下水库里被空气热泵机变冷的水又会吸收地面传来的热能，降低城市温度，这个地下水库就将成为整个城市的天然空调。你看，别说冷空气没啥用，只要储存起来，总归会有用的呀。

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现在，许多家庭都安装了空调。并且大多空调都是冬夏两用空调，就是夏天制冷冬天制热。这种两用空调就应该是一台小空气热泵机了：它夏天制冷的时候，室内机吐冷气，室外机吐热气；冬天制热的时候，室内机吐热气，室外机吐冷气。这两个过程恰好相反。呵呵，大自然能量的搬运工，也许就在你身边呐。赶紧查看下你自己家的空调是不是空调热泵机吧。

空气热泵机的新使命——装备冬奥会

目前，空气热泵机正以强劲姿态冲击着热能生产界，不论是燃煤锅炉还是燃气锅炉，无论是电热水器还是普通空调，这些热能生产器具都将在空气热泵机的冲击下地位不保，热能生产将全面进入空气热泵机的环保节能新时代！

空气热泵机适用于家庭、商场、办公场所，它将全面担负起让我们感觉冷热适宜的责任。空气热泵机轻易地搬运空气中的热能，你需热时它供热，你需冷时它降温，一机两用，既不伤害自然，又能满足人们的需要。

2022年冬奥会将在河北张家口举办，张家口崇礼县修建的万龙滑雪场是冬奥会的主场地，位于滑雪场顶端的雪具出租大厅海拔约1600米，建筑面积1328.12平方米，冬季外部环境的气温是-35℃。如何让这个雪具出租大厅在寒冬里依然保持温暖呢？

使用普通空调供暖是不可能的，因为普通空调运行温度在-5℃以上，在-35℃的自然环境中，普通空调无法启动，无法正常供暖。

那使用锅炉供暖，烧煤烧气会污染环境，这与我国要办一届绿色环保的冬奥会的承诺不符。有人提出用电锅炉供暖，但是电锅炉只能满足所需热能的三分之一，无法让雪具出租大厅全面温暖起来，就算是能温暖起来，耗电量也无比巨大，成本负担太重。

关键时刻，空气热泵机将勇建奇功——5台空气源热泵机被安装进雪具出租大厅，只使用较少的电力，它们就能将空气中的热能源源不断地送进雪具出租大厅内，让雪具出租大厅的温度在室外极低的环境下也能保持在22℃，真可谓室外滴水成冰，室内温暖如春呀。空气热泵机不但能顺利提升雪具出租大厅的温度，还能给整个场馆随时提供40～75℃的热水，热水的热能也是空气热泵机从室外空气里给搬运进来的——能从寒冷的空气里搬来这么多的热量，空气热泵机的搬运效率果然超能。

值得骄傲的是，这些将在2022年冬奥会为雪具出租大厅提供热能的空气热泵机都是标准的“国货”。

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不论是普通空调还是空气热泵机，都需要制冷剂。最初，人们使用氨、氯、甲烷之类的有毒气体充当制冷剂，这些制冷剂泄漏后可能会酿成重大事故。后来人们利用一种名为氟利昂的物质充当制冷剂，这种物质对人体无害，但是它对高空臭氧层有害，会破坏环境，所以使用氟利昂的空调被称为环境杀手。现在，人们用二氧化碳给空气热泵机当制冷剂。二氧化碳是纯绿色天然物质，对人对环境都无害，所以说空气热泵机因为使用了二氧化碳才真正变得安全环保起来。

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空调是一项伟大的发明，夏季它可以降低室内温度，让我们的生活更舒适。早在公元前1000年左右，波斯人就发明了一种古式空调，利用装置于屋顶的风杆，使外面的自然风穿过凉水吹入室内，令室内的人感到凉爽。但是直到1902年，真正依靠电力的空调才被发明出来，不过最初的电力空调并不是为了让人凉爽，而是要控制印刷车间的温度，令纸张面积及油墨的排列更准确，以提升印刷质量。

（编辑 孙世奇）