空氣能熱泵採暖是否違背了能量守恆定律

讀書的時候，老師教過我們熱力學第一定律，也就是能量守恆定律：在一個封閉（獨立）的系統空間內，總能量是保持不變的。可是，近來有網友反映，自己在網上的文章中看到了「利用1kw電能製造4kw熱能」的空氣能熱泵，這豈不是違反能量守恆了？空氣能熱泵設備到底是怎麼樣的？

從一定程度上來說，「利用1kw電能製造4kw熱能」這句話本說得不夠嚴謹。這得從空氣能熱泵的制熱原理上說起。空氣能熱泵的制熱，依據的是空調製冷的反向原理——逆卡諾原理。簡單地說，就是空氣中無時無刻都存在著大量的熱量，這些熱量被空氣能熱泵所吸收、加工，最後轉移到了水中。

空氣中原本的這些熱量，叫做低品位熱能，而被空氣能熱泵處理過後的能量，被稱為高品位熱能。空氣能熱泵消耗電能，就是為了讓熱量從低品位熱能轉化為高品位熱能。空氣能熱泵從不製造熱量，它只是熱能的一個搬運工。所以大家應該可以明白了，空氣能熱泵的制熱並不違背能量守恆定律。網上流傳的「利用1kw電能製造4kw熱能」實際上稱為「1kw電能搬運4kw熱能」更為準確一些。

要衡量空氣能熱泵制熱效率的多少，一般都採用一個指標——制熱能效比。制熱能效比英文是COP，代表空氣能熱泵運轉時產生的熱量與所消耗的電能的比值。「1kw電能搬運4kw熱能」就是指COP=4.0。不過就目前來說，雖然空氣能熱泵的制熱效率在同類設備中是最高的，優於煤炭設備、燃氣鍋爐還有電暖器等等，但是它也並不能在一年的365天中都達到這麼高的能效比。

由於空氣能熱泵是從空氣中吸收熱量，一旦空氣中的溫度過低，空氣能熱泵的制熱效率就會有所下降。所以如果商家在宣傳時告訴你，「我家的空氣能熱泵一年到頭都有4.0的能效比。」這是不可信的。就目前來看，即使是米特拉、紐恩泰等在熱泵領域中頂尖的品牌所出品的設備，也只有在零上的環境，才能實現4.0的制熱能效。

如果是在北京、天津地區，氣溫低於零下。空氣能熱泵的制熱效率會大大衰減，一般會降低至3.0以下。有些朋友可能會問，那麼在更極端一些的低溫環境中，比如東北、內蒙古等地區，最低氣溫可以達到零下25℃。這種情況下，空氣能熱泵能否正常使用？

答案是可以，內蒙古的一個加油站，使用的就是紐恩泰的超低溫空氣能熱泵，它採用了專門針對低溫環境的「噴氣增焓」技術，給熱泵內部進行了補氣，讓熱泵壓縮機的排氣壓力增大，轉化的冷媒更多，即使在零下25℃的環境中，最高也可以有2.0的制熱能效比，依然比同類設備不到1.0的制熱能效要高出許多。

綜上所述，空氣能熱泵的技術發展至今，已經成熟了，在低至零下20℃的極限環境中都可以正常使用。它只做搬運，不做產熱，不違背能量守恆定律，在溫度高的環境中，熱泵表現會比溫度低的環境更好，僅此而已。

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