當(dāng)今，人們對(duì)化石燃料使用的態(tài)度正在改變，綠色能源/可持續(xù)能源正越來越多地取代化石燃料繼續(xù)為現(xiàn)代社會(huì)提供動(dòng)力。除了能源替代，余熱余壓的循環(huán)利用也受到關(guān)注。例如，使用離心式壓縮機(jī)的熱泵技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。我們將分上、下篇文章介紹熱泵應(yīng)用場景。

熱泵的功能和原理

熱泵的功能與普通冰箱相似：可液化氣體（制冷劑）通過吸收系統(tǒng)內(nèi)過程熱量，或低溫環(huán)境的能量，在低壓下蒸發(fā)，蒸發(fā)氣體進(jìn)入壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮，并在更高的壓力下冷凝。對(duì)于冰箱而言，冷凝釋放的熱量被傳遞到空氣中。應(yīng)用熱泵技術(shù)，這些熱量能被用于區(qū)域或家庭供暖。

熱泵的原理是通過向廢熱中輸入電能轉(zhuǎn)化的能量，使熱源溫度提升，從而獲得更多的可利用熱能，同時(shí)沒有直接的二氧化碳排放。能量利用的效率可以用性能系數(shù)（COP）來進(jìn)行衡量，即所用電力與可用熱量的比率。對(duì)于熱泵來說，通常用1千瓦時(shí)的電力可以輸出2-4千瓦時(shí)等效電的熱量。電加熱器的COP為1，氫氣的電解和燃燒COP通常為0.6。

離心式壓縮機(jī)被用作工業(yè)熱泵進(jìn)行工業(yè)熱回收

許多行業(yè)，例如紙張生產(chǎn)、區(qū)域供暖、食品工業(yè)、部分化學(xué)工業(yè)以及需要熱量的其他制造業(yè)，這些應(yīng)用和工藝所需的熱量通常在80至250°C之間。目前的現(xiàn)狀是，有些工廠使用的熱源溫度遠(yuǎn)高于實(shí)際需要的溫度。同時(shí)，使用后的熱能介質(zhì)又需要通過冷卻塔降溫后排出，輸入端和輸出端都產(chǎn)生了大量能量的浪費(fèi)。而熱泵技術(shù)可以使低溫廢熱源轉(zhuǎn)化為工藝所需的熱源，因此熱泵的潛力越來越受到關(guān)注。

（整體齒輪離心式壓縮機(jī)作為區(qū)域供暖系統(tǒng)中的工業(yè)熱泵斯德哥爾摩，瑞典）

在斯德哥爾摩城市污水處理廠，阿特拉斯·科普柯整體齒輪離心式壓縮機(jī)被充當(dāng)為區(qū)域供暖系統(tǒng)中的工業(yè)熱泵，使用被凈化后的污水作為熱源，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)40兆瓦的熱輸出，每年可減少CO? 排放90000噸（與之前使用的取暖油相比）。相當(dāng)于瑞典普通汽車每年少行駛5億公里的二氧化碳的排放量。

此外，熱泵技術(shù)也被使用在化學(xué)工業(yè)中：在生物乙醇生產(chǎn)中，通過發(fā)酵獲得的乙醇/水混合物在大約80至100°C的溫度下通過多級(jí)蒸餾分離。蒸餾塔的熱源通常是將發(fā)電廠或燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的低壓蒸汽加熱，純化的乙醇蒸汽在水冷冷凝器中冷凝，這些熱量通過冷卻塔釋放到環(huán)境中。然而，使用熱泵技術(shù)可以將乙醇冷凝產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到作為熱泵的壓縮機(jī)的回路中，蒸餾產(chǎn)生的熱量也可以作為可用熱量再利用?？蓪嵩礈囟葟?0°C升高到110°C，每臺(tái)壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)約50MW的熱輸出。

隨著二氧化碳和化石燃料價(jià)格的上漲，以及可再生能源在電力結(jié)構(gòu)中的足跡越來越大，工業(yè)熱泵將是未來實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的供熱方法的關(guān)鍵因素。