向空氣要能量

丁豪

曾經野蠻的熱能的攫取方式

古時候，人們要取暖，通常的做法是燒木頭，利用木頭燃燒產生的熱能溫暖自己。現在從環保的角度來看，燒木頭取暖的做法，是非常原始的。

還好，古時候人們對熱能的索取量并不是很大，并非像現代人這樣幾乎沒有節制，他們只是求得溫暖而已，所以燒木頭也并不會把森林都給燒光，也沒有給環境帶來致命傷害。

工業時代初期，熱能不僅僅需要滿足人類的生存需求，還要為工業生產服務。這樣，整個社會對熱能的需求量日益劇增，熱能變成了可以給提供者帶來巨大利潤的商品。工業時代對熱能的需求量雖然很大，但熱能的生產技術卻沒有多么大的提升，仍舊延續了古代燃燒產熱的落后技術，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。

到了工業時代中后期，為了生產更多的熱能，燒的技術得到了提升，出現了鍋爐這種助燒機器，于是焚燒變得更為瘋狂：樹木、煤、油氣燒得更多，產生的熱能雖然也多了起來，但是產生的廢氣廢物也多了起來，環境難以承受燒的危害，空氣、水都逐漸被污染。

現在，人們需求的熱能大都不用直接燒了，多通過電器轉化而來：電飯鍋、電熱水器、電暖器、空調等，電器成為熱能生產的主力軍。熱能生產進入了電器化時代。

但是，電器所需的電力許多是火電站輸送來的，這些電力還是源于“燒”，用電器生產熱能看似干凈，但其背后仍舊離不開“燒”，所以“電熱”對環境的危害仍然相當嚴重。

那么，有沒有一種熱能生產的方式對環境沒有什么傷害呢？

科學探索

太陽內部不斷進行著核反應，釋放著巨大的熱能，這些熱能以輻射的方式到達地球，就成為太陽能。太陽能存量巨大，取之不盡，用之不竭。收集并利用太陽能是一門高科技，并且出現了很多高科技應用產品：太陽能灶、光帆飛船、光伏發電等。但換一個角度看，太陽能的開發與利用技術其實特別低端。為什么這么說？小狗小貓小昆蟲都知道如何利用太陽能呀，就是曬太陽嘛！

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人類出現之初，是沒有熱能生產這一概念的。人的身體就是熱能生產器。咱們吃進肚子里的食物，有的用來長肉生骨頭，有的是用來生產熱能。身體自身產生的熱能主要維持生命狀態，是生存必需。因為原始人不知道如何從大自然中直接獲取熱能，所以他們的生活狀態就是“活著”，很艱苦，不舒適。直到人類學會了用火，學會了燒東西，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，人類生活才漸漸進入了舒適狀態。人類的幸福是“燒”出來的，此話不假。

空氣熱泵機成了熱能搬運工

你應該知道，空氣是有溫度的。空氣為什么會有溫度呢？原來，空氣中儲存了大量的熱能。奇怪，空氣中有大量的熱能，咋不覺得發燙呢？噢，這個問題可這樣解釋：因為空氣的體積相當巨大，熱能雖然大量存在其中，但抵不住空氣巨大體積的稀釋，所以分布在單位體積空氣內的熱能就不多了。

雖然單位體積空氣內的熱能含量不多，但是科學家發現，如果能把空氣中的熱能一點點提取收集起來，積少成多，就會熱到讓人覺得發燙的地步。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，成為生活或工業生產可以使用的熱能呢？經過科學家的不懈努力，從空氣中提取熱能的機器終于被發明出來。這種機器稱為空氣熱泵機。

空氣熱泵機的核心構件是壓縮機。壓縮機將吞進去的含有低量熱能的空氣壓縮，讓空氣體積變小，低量的熱能相對空氣變小的體積來說，就變成了高量熱能，這樣空氣經過壓縮后就會溫度升高，變得發燙起來。用發燙的空氣給水加熱，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。一臺空氣熱泵機不斷壓縮空氣，不斷將空氣中的熱能提取出來傳遞給水，能將水溫加熱到70℃。水具有了這么高的溫度，就有了洗澡、供暖等生活使用價值，當然其用于工業生產的價值也會產生。

用空氣熱泵機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廢氣呀！是的，用空氣熱泵機供暖，家家戶戶溫暖如春，因為不燒煤，所以空氣質量不受影響，因此空氣熱泵機又被視為去除霧霾天氣的“神器”。如果傳統的燃煤供暖系統被空氣熱泵機代替，那么擁有天藍藍水清清的優美環境不再是難以實現的夢想。

空氣熱泵機將空氣壓縮，提取了空氣里的熱量之后，又會把空氣“放走”，這時候被放走的空氣因為丟失了許多熱量，所以溫度會明顯降低，就變成了冷空氣。冷空氣能降溫，因此空氣熱泵機在制熱的同時可以制冷，可以實現一機兩用的目的。

制熱制冷同時需求的狀況還是很多的。比如夏天，洗浴熱水是隨時需要的，房間制冷也是隨時需要的。此時，空氣熱泵機一方面可以給洗浴提供熱水，又可給房間提供冷空氣降溫，一機兩用的用途就實現了。空氣熱泵機本身不生產熱能，只是將空氣里的熱能從此處搬運至彼處，所以空氣熱泵機又被稱為大自然能量的搬運工！

科學探索

冬季大量需要熱能，不是太需要冷空氣，空氣熱泵機供熱時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儲能水庫，將空氣熱泵機在供暖時制造出的大量冷空氣導流到地下水庫中，給水庫里的水降溫，把水庫里的水變成冷水。夏季來臨時，地下水庫里被空氣熱泵機變冷的水又會吸收地面傳來的熱能，降低城市溫度，這個地下水庫就將成為整個城市的天然空調。你看，別說冷空氣沒啥用，只要儲存起來，總歸會有用的呀。

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現在，許多家庭都安裝了空調。并且大多空調都是冬夏兩用空調，就是夏天制冷冬天制熱。這種兩用空調就應該是一臺小空氣熱泵機了：它夏天制冷的時候，室內機吐冷氣，室外機吐熱氣；冬天制熱的時候，室內機吐熱氣，室外機吐冷氣。這兩個過程恰好相反。呵呵，大自然能量的搬運工，也許就在你身邊吶。趕緊查看下你自己家的空調是不是空調熱泵機吧。

空氣熱泵機的新使命——裝備冬奧會

目前，空氣熱泵機正以強勁姿態沖擊著熱能生產界，不論是燃煤鍋爐還是燃氣鍋爐，無論是電熱水器還是普通空調，這些熱能生產器具都將在空氣熱泵機的沖擊下地位不保，熱能生產將全面進入空氣熱泵機的環保節能新時代！

空氣熱泵機適用于家庭、商場、辦公場所，它將全面擔負起讓我們感覺冷熱適宜的責任。空氣熱泵機輕易地搬運空氣中的熱能，你需熱時它供熱，你需冷時它降溫，一機兩用，既不傷害自然，又能滿足人們的需要。

2022年冬奧會將在河北張家口舉辦，張家口崇禮縣修建的萬龍滑雪場是冬奧會的主場地，位于滑雪場頂端的雪具出租大廳海拔約1600米，建筑面積1328.12平方米，冬季外部環境的氣溫是-35℃。如何讓這個雪具出租大廳在寒冬里依然保持溫暖呢？

使用普通空調供暖是不可能的，因為普通空調運行溫度在-5℃以上，在-35℃的自然環境中，普通空調無法啟動，無法正常供暖。

那使用鍋爐供暖，燒煤燒氣會污染環境，這與我國要辦一屆綠色環保的冬奧會的承諾不符。有人提出用電鍋爐供暖，但是電鍋爐只能滿足所需熱能的三分之一，無法讓雪具出租大廳全面溫暖起來，就算是能溫暖起來，耗電量也無比巨大，成本負擔太重。

關鍵時刻，空氣熱泵機將勇建奇功——5臺空氣源熱泵機被安裝進雪具出租大廳，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雪具出租大廳內，讓雪具出租大廳的溫度在室外極低的環境下也能保持在22℃，真可謂室外滴水成冰，室內溫暖如春呀。空氣熱泵機不但能順利提升雪具出租大廳的溫度，還能給整個場館隨時提供40～75℃的熱水，熱水的熱能也是空氣熱泵機從室外空氣里給搬運進來的——能從寒冷的空氣里搬來這么多的熱量，空氣熱泵機的搬運效率果然超能。

值得驕傲的是，這些將在2022年冬奧會為雪具出租大廳提供熱能的空氣熱泵機都是標準的“國貨”。

科學探索

不論是普通空調還是空氣熱泵機，都需要制冷劑。最初，人們使用氨、氯、甲烷之類的有毒氣體充當制冷劑，這些制冷劑泄漏后可能會釀成重大事故。后來人們利用一種名為氟利昂的物質充當制冷劑，這種物質對人體無害，但是它對高空臭氧層有害，會破壞環境，所以使用氟利昂的空調被稱為環境殺手。現在，人們用二氧化碳給空氣熱泵機當制冷劑。二氧化碳是純綠色天然物質，對人對環境都無害，所以說空氣熱泵機因為使用了二氧化碳才真正變得安全環保起來。

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空調是一項偉大的發明，夏季它可以降低室內溫度，讓我們的生活更舒適。早在公元前1000年左右，波斯人就發明了一種古式空調，利用裝置于屋頂的風桿，使外面的自然風穿過涼水吹入室內，令室內的人感到涼爽。但是直到1902年，真正依靠電力的空調才被發明出來，不過最初的電力空調并不是為了讓人涼爽，而是要控制印刷車間的溫度，令紙張面積及油墨的排列更準確，以提升印刷質量。

（編輯 孫世奇）