在能源問題日益嚴峻的當下，高效、環保的能源利用技術成為了全球關注的焦點。高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵作為兩種先進的熱能利用設備，正逐漸在各個領域嶄露頭角，為節能減排和可持續發展貢獻著重要力量。
高溫水源熱泵：挖掘水中的能量寶藏
高溫水源熱泵，通常指能夠直接回收利用 20 - 55 度的低品位余（廢）熱資源，并制出 65 - 95 度熱水的熱泵機組。與普通水源熱泵相比，它突破了溫度限制，大大拓展了熱泵的應用范圍。
其工作原理基于熱泵的基本原理，即通過做功將熱量從低溫物體轉移到高溫物體。高溫水源熱泵以水為熱源，如溫度 30 度以上的地熱尾水、工業廢熱水、中央空調廢熱、油田污水等。在系統中，蒸發器側進水吸收熱量，制冷劑蒸發，通過壓縮機壓縮提升溫度和壓力，然后在冷凝器側釋放熱量，制取高溫熱水。
以日本為例，早在 1980 年代就開展了超級熱泵計劃，開發出蒸發器進水 45 度，制熱出水溫度達到 85 度的中高溫熱泵，以及利用 80 度余熱水制熱產出 150 度蒸汽的高溫熱泵。歐洲則通過改進離心壓縮機性能，開發出采用 R134a 制冷劑、三級離心壓縮方式，可制出 85 度熱水的離心壓縮機高溫熱泵。我國在 2002 年，由北京清源世紀科技有限公司與清華大學熱能工程系合作，研發出具有自主知識產權的高溫熱泵。在蒸發器進水 45 度的條件下，冷凝器制熱出水溫度可達 95 度，并于 2003 年通過科技成果鑒定和產品檢測，2005 年列入國家火炬計劃項目，獲得多項榮譽。
在實際應用中，高溫水源熱泵展現出了顯著的優勢。在工業領域，可用于原油加熱、工業保溫和生產用熱等，替代燃油、燃氣、燃煤鍋爐，節省大量一次能源。在區域供熱方面，能利用城市集中供熱回水等熱源，為建筑物提供高溫供暖，提高供熱效率和質量。例如，在一些擁有豐富地熱資源的地區，高溫水源熱泵將地熱尾水的低品位熱能轉化為可供使用的高溫熱水，既實現了地熱資源的梯級利用，又減少了對環境的熱污染。
高溫空氣源熱泵：捕捉空氣中的熱量
高溫空氣源熱泵是利用冷媒，在壓縮機的作用下，在系統內循環流動，從而實現熱量轉移的設備。冷媒在壓縮機內完成氣態的升壓升溫過程，溫度可高達 100℃，隨后進入換熱器釋放高溫熱量加熱水。
相較于輸出溫度 55℃以下的傳統空氣源熱泵，高溫空氣源熱泵能夠在不改變設備運行環境的情況下，將供熱溫度提升至 60℃以上，并且保持較高的運行效率和穩定的運行狀態。為實現這一目標，需要攻克幾個關鍵技術難題。首先是壓縮機的選擇，目前高溫空氣源熱泵設備多選用美國品牌 3T 工況谷輪全封閉渦旋壓縮機，其性能穩定，能適應高溫工況。其次是工質的選擇，采用特殊制冷劑作為工質，確保在穩定的工作壓力下運行，同時保證換熱效率高且對環境無污染，對臭氧層無破壞作用。此外，還需對氟路系統控制進行優化，以保障整體機組能夠長時間在高溫環境下穩定運行，并根據環境溫度和蒸發溫度自動調節設備運行狀態。
高溫空氣源熱泵在多個領域都有廣泛應用。在工業方面，可用于電鍍業、化工業、漂染業等需要 60℃以上熱水的生產過程。例如，在電鍍工業中，高溫空氣源熱泵提供的高溫熱水能滿足電鍍液的加熱需求，保證電鍍工藝的順利進行。在商業領域，適用于酒店、醫院、浴池、桑拿等場所，為其提供穩定、高效的采暖和熱水供應。在農業領域，可應用于蔬菜花卉大棚種植、畜禽養殖、水產養殖等，為農作物和畜禽提供適宜的生長溫度。
二者對比：不同場景下的選擇
高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵各有特點，適用于不同的場景。高溫水源熱泵由于利用水體作為熱源，水體溫度相對穩定，使得其能效比（COP）通常較高，在極寒天氣條件下也能高效運行。然而，其初始投資較高，需要進行水源開發和管道鋪設，且對水資源要求較高，安裝條件受到一定限制。高溫空氣源熱泵的優勢在于初始投資相對較低，不需要復雜的水源開發，安裝較為便捷。但其效率受外界氣溫影響較大，在氣溫較低的環境下，制熱能力可能會有所下降。
在選擇時，需綜合考慮多種因素。如果所在地有穩定且充足的水資源，并且允許進行水源開發，同時對節能要求較高，那么高溫水源熱泵是一個不錯的選擇。而在沒有穩定水源，預算有限，且氣候相對溫和的地區，高溫空氣源熱泵則更為合適。
前景展望：邁向綠色能源新時代
隨著全球對節能減排和環境保護的重視程度不斷提高，高溫水源熱泵和高溫空氣源熱泵作為高效、環保的熱能利用技術，具有廣闊的市場前景。在工業領域，它們將逐漸取代傳統的高能耗加熱設備，助力企業降低生產成本，實現綠色生產。在建筑領域，為建筑物提供高效的供暖和熱水供應，提升能源利用效率，減少碳排放。在未來，隨著技術的不斷進步和創新，這兩種熱泵技術的性能將進一步提升，應用范圍也將不斷拓展，為構建可持續發展的能源體系發揮更為重要的作用。
