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摘要： 以再生能源替代暖通空調中傳統的碳能源是暖通空調發展的必然趨勢。熱泵技術將是利用低溫再生能源的有效技術之一。因此，如何讓熱泵技術能健康發展和正確應用，此問題值得我們暖通空調工作者深思與研究。為此我們有必要對我國熱泵技術的發展進行回顧、研究和總結，開展實證性的研究，并借此指明我國熱泵技術在未來的發展與應用。

　　關鍵詞： 熱泵 實證性研究 發展階段

本文以大量詳實的文獻資料為基礎，通過對大量的文獻資料的統計、分類、比較和分析，明顯地將我國熱泵的應用與發展分為以下幾個階段：

● 早期熱泵的應用與發展階段（1966年以前）

● 熱泵應用與發展的斷裂期（1966年~1977年）

● 熱泵應用與發展的全面復蘇期（1978年~1988年）

● 熱泵應用與發展的興旺期（1989年~1999年）

● 進入21世紀后熱泵發展面臨挑戰也面臨發展的新局面（2000年-~2003年）

1 早期熱泵的應用與發展階段（1949年~1966年）

相對世界熱泵的發展，我國熱泵的研究工作起步約晚20~30年左右。但從中國情況來看，眾所周知，舊中國的工業十分落后，根本談不上熱泵技術的應用與發展。新中國成立后，隨著工業建設新高潮的到來，熱泵技術也開始引入中國。早在20世紀50年代初，天津大學的一些學者已經開始從事熱泵的研究工作，1956年呂燦仁教授的“熱泵及其在我國應用的前途”一文是我國熱泵研究現存的最早文獻，為我國熱泵研究開了個好頭。20世紀60年代，我國開始在暖通空調中應用熱泵。1960年同濟大學吳沈釔教授發表了“簡介熱泵供暖并建議濟南市試用熱泵供暖”；1963年原華東建筑設計院與上海冷氣機廠開始研制熱泵式空調器；1965年上海冰箱廠研制成功了我國第一臺制熱量為3720W的CKT—3A熱泵型窗式空調器；1965年天津大學與天津冷氣機廠研制成國內第一臺水源熱泵空調機組；1966年又與鐵道部四方車輛研究所共同合作，進行干線客車的空氣/空氣熱泵試驗；1965年，由原哈爾濱建筑工程學院徐邦裕教授、吳元煒教授領導的科研小組，根據熱泵理論首次提出應用輔助冷凝器作為恒溫恒濕空調機組的二次加熱器的新流程，這是世界首創的新流程；1966年與哈爾濱空調機廠共同開始研制利用制冷系統的冷凝廢熱作為空調二次加熱的新型立柜式恒溫恒濕熱泵式空調機。

我國早期熱泵經歷了17年的發展歷程，渡過一段漫長的起步發展階段。其特點可歸納為：第一，對新中國而言，起步較早，起點高，某些研究具有世界先進水平。第二，由于受當時工業基礎薄弱，能源結構與價格的特殊性等因素的影響，熱泵空調在我國的應用與發展始終很緩慢。第三，在學習外國基礎上走創新之路，為我國今后的熱泵研究工作的開展指明了方向。

2 熱泵應用與發展的斷裂期（1966年~1977年）

1966年，隨著史無前例的“文化大革命”的爆發，科技工作同全國各個領域一樣遭受了空前的災難。在此期間熱泵的應用與發展基本處于停滯狀態。如：

● 1966年~1977年間沒有一篇有關熱泵方面的學術論文報導與正式出版過有關熱泵的譯作、著作等。

● 1966年~1977年間國內沒有舉辦過一次有關熱泵的學術研討會，也沒有參加過任何一次國際熱泵學術會議，與世隔絕十余年。

● 1966年~1977年間，全國高校一律停課鬧“革命”，根本談不上搞熱泵科研。但是原哈爾濱建筑工程學院徐邦裕、吳元煒領導科研小組在1966~1969年期間在“抓革命、促生產”的指示下，堅持了LHR20熱泵機組的研制收尾工作，于1969年通過技術鑒定，這是在“文化大革命”時期全國唯一的一項熱泵科研工作。而后，哈爾濱空調機廠開始小批量生產，首臺機組安裝在黑龍江省安達市總機修廠精加工車間，現場實測的運行效果完全達到20±1℃，60±10%的恒溫恒濕的要求，這是我國第一例以熱泵機組實現的恒溫恒濕工程。

鑒于上述事實，將熱泵在這個時期的應用與發展的整個過程，定為熱泵應用與發展的斷裂期，是名副其實的，完全符合歷史事實。[NextPage]

3 熱泵應用與發展的全面復蘇期（1978年~1988年）

改革開放政策使中國的國民經濟重新走向發展之路，經濟的發展為暖通空調提供了廣闊的市場，也為熱泵在中國的發展提供了很好的契機。因此，熱泵的發展在經歷了斷裂期之后于1978年開始進入一個新的發展階段。從文獻統計看，1988年又出現一個文獻數量變化的轉折點，故將1978年~1988年間定為我國熱泵應用與發展的全面復蘇期。

3.1 中國暖通空調制冷界開始了解國外熱泵發展動態

與世隔絕十余年后，中國的熱泵發展又迎來了新時期，遇到的第一個問題就是要了解世界各國熱泵應用與發展的現狀，熱泵在一些國家里是如何發展的。為此，在1978年~1988年間，我們開始通過以下工作，充分了解國外熱泵發展的現狀與進展。

● 大量出版著作。1978年~1988年間正式出版8本書，其中譯著6本，占75%。1986年一年出版了3本譯著。另外，還有許多未正式出版的譯文資料集。

● 國內刊物積極刊登有關熱泵的譯文。1978年~1988年間共發表27篇論文，其中譯文占26%。

● 對國外熱泵產品進行測試與分析，以便找出我國現有熱泵產品與國外的差距，為我國開發、生產新產品提供參考數據。

● 積極參加國際學術交流。中國制冷學會先后于1979、1983、1987年組團參加了15、16、17屆國際制冷會議，并組織翻譯“第15屆國際制冷大會”論文譯叢。1984派代表參加了在英國舉辦的第二屆國際熱泵大規模應用專題討論會。

譯文、譯著等系統地介紹了：

（1）有關熱泵技術的基礎知識。使我們系統地了解到熱泵的分類、組成、熱力學原理、熱泵部件和熱泵系統的設計選擇原理、熱泵的低位熱源、與能源工業的關系、運行費和經濟性計算基本原理等。

（2）熱泵技術在世界各國中應用的大量實例和應用方式。例如：以熱泵作為住宅的供暖（冷）機組； 熱泵在大型建筑物或建筑群的供暖（冷）；熱泵在室內或室外露天游泳池中的應用；熱泵用于建筑物余熱（排風廢熱）回收與利用中；采用熱泵回收和應用制冷裝置的冷凝廢熱；人工冰場和游泳池相結合的熱泵系統；熱泵技術在工農業中的應用等。

（3）從譯著中可以看出，熱泵真正開始發展還是在二次大戰前后，至20世紀60年代，在美國得到很大的發展，這種發展勢頭至今歷久不衰。每一次能源危機和燃料漲價，總會引起大小不一，范圍不等的“熱泵熱”。這給了我們一個重要啟示：能源問題是今后長期存在的問題，所以節能工作及熱泵技術的應用與研究將會是暖通空調制冷領域中的永恒的研究課題。

3.2 中國暖通空調制冷界開始思索我國熱泵技術的發展方向

在充分了解了國外熱泵應用與發展的現狀后，看到熱泵在中國發展的遠景。為此，中國暖通空調制冷界開始思索我國熱泵技術的發展方向問題。一些學者撰寫論文，論述我國應如何發展熱泵技術。其論點可歸納為：

（1）由于我國熱泵技術處于發展的初級階段，因此，要對國外熱泵的發展進行跟蹤，吸收國外熱泵新技術。但是，對引進的項目，應組織研究、設計和生產單位的力量共同進行消化、吸收、試驗研究、研制，不應單純以生產為目的。

（2）從我國20世紀80年代的工業基礎和技術力量出發，應先開發已較成熟的電動壓縮式熱泵，努力擴大熱泵的應用范圍。

（3）今后應大力研究和開發適合國情的熱泵裝置和熱泵系統。主要有：空氣/空氣熱泵、空氣/水熱泵、水/水熱泵等。

（4）熱泵的應用應先從經濟效益好的領域開發。如：低溫熱泵干燥、蒸發蒸餾領域熱泵的應用、低溫供暖（冷）、 熱泵式的熱水供應等。

（5）從長遠出發，應及早開展吸收式熱泵和燃氣熱泵的研究、熱泵工質的研究、變頻熱泵的研究、熱泵的計算機模擬與分析、熱泵的自動調節等。

3.3 全面復蘇期中熱泵在我國的應用與發展

在1978年~1988年期間，主要開展了以下幾項工作：

（1）熱泵空調技術在我國應用的可行性研究。

（2）小型空氣/空氣熱泵（家用熱泵空調機組）的理論與實驗研究。在這期間，大量地引進國外空氣/空氣熱泵技術和先進生產線，我國家用熱泵空調器開始較快地發展。由1980年年產量1.32萬臺到1988年年產量24.35萬臺，增長速度非常快，但年產量卻很小，其中很多都是進口件組裝的或仿制國外樣機，這些產品是否適合我國的氣候條件，在我國氣候條件下是否先進，這些問題亟待研究解決。為此，開始對小型空氣/空氣熱泵進行了一些基礎性的實驗研究工作。在短短的十年里，做出許多成績。如：為開發家用熱泵空調器新產品，對進口樣機進行詳細的實驗研究；我國小型空氣/空氣熱泵季節性能系數的實驗研究；小型空氣/空氣熱泵的除霜問題的研究；小型空氣/空氣熱泵室外換熱器的優化研究等。

（3）熱泵產品的研發和熱泵系統的應用。80年代初開發了分體熱泵空調器；廈門國本空調冷凍工藝有限公司也于80年代末開發出用全封壓縮機（5Rt～60Rt）、半封壓縮機（80Rt～200Rt）、雙螺桿壓縮機（＞200Rt）組成的空氣源熱泵冷熱水機組產品。空氣源熱泵、水源熱泵以及大地耦合熱泵系統的應用也開始嶄露頭角。

（4）工業熱泵的應用優于暖通空調上的應用。1978~1988年，由于我國國內生產總值（GDP）很低，國家正在大力發展工業，電力供應緊張，國家限制民用電氣產品過早進入家庭，因此，在當時普遍的看法是我國熱泵的發展應先從工業應用上開始，在此期間，發表的熱泵文獻中有41%的文獻為工業熱泵內容。主要集中在三方面的應用：一是干燥去濕（木材干燥、茶葉干燥等），二是蒸汽噴射式熱泵在工業中的應用，三是熱水型熱泵（游泳池、水產養殖池冬季用熱泵加熱等）。

（5）國外知名熱泵生產廠家開始來中國投資建廠。例如美國開利公司是最早來中國投資的外國公司之一，于1987年率先在上海成立合資企業。[NextPage]

3.4 全面復蘇期中我國熱泵應用與發展的特點與經驗

總的來說，這個時期我國熱泵的發展又是個良好的開端，為今后熱泵新的發展打下了堅實的基礎并起到積極的推動作用。但是，當時熱泵在我國仍是一門“超前”的技術。具體特點與經驗如下：

（1）在暖通空調制冷界初步普及了熱泵的基本知識；

（2）外國熱泵的產品和應用技術大量引入中國，成了我國發展熱泵的“起步”技術；

（3）熱泵在暖通空調節能工作中起到良好的示范作用，引起暖通空調制冷工作者的關注與興趣；

（4）初步形成中國熱泵工業發展的基礎，為迎接新的發展打下堅實基礎，積蓄了發展我國熱泵的力量；

（5）走向正確的發展之路，發展形勢喜人，前景樂觀。

但是也存在下述問題：

（1）盲目引進、重復引進的現象很多；

（2）唯外是從，照搬仿造多，結合國情少。

4 熱泵應用與發展的興旺期（1989年~1999年）

4.1 基本概況

1989年~1999年期間，我國國民經濟突飛猛進的大發展。1978年~1988年間，國內生產總值（GDP）最高也不超過20000億元，而1989年~1999年間國內最高GDP值已超過80000億元，是70年代的4倍以上，其增長速度十分驚人。

我國熱泵的應用與發展緊跟時代，在全面復蘇期熱泵發展的基礎上，于1989年開始到1999年期間又迎來了新的發展里程。先看一看基本概況：

（1） 房間空調器的生產已成為世界生產大國，其每年的增長率列于表1中。

表1 房間空調器逐年增長率 年代 1989 1990 1991 1992 1993 1994
年產量（萬臺） 37.47 20.07 63.03 158.05 396.41 393.42
年增長臺數（萬臺）  -17.4 42.96 95.02 238.36 -2.99
年增長率（%）  -46.44 214.05 150.75 150.81 -0.75
年代 1995 1996 1997 1998 1999 　
年產量（萬臺） 682.56 786.21 974.01 1156.87 1337.64 　
年增長臺數（萬臺） 289.14 103.65 187.8 182.86 180.77 　
年增長率（%） 73.49 15.18 23.89 18.77 15.63 　

（2）20世紀90年代，熱泵在我國的應用范圍迅速擴大。由80年代4個城市擴大到11個省市。在我國應用的熱泵形式開始多樣化，有空氣/空氣熱泵、空氣/水熱泵、水/空氣熱泵和水/水熱泵等。

（3）1989年~1999年，正式發表有關熱泵方面論文270篇，是1978年~1988年間發表論文的10倍。

（4）1989年~1999年全國有9個主要刊物登載有關熱泵方面的論文，是1978年~1988年刊登熱泵方面論文的刊物數的2.26倍。

（5）1989年~1999年全國正式出版熱泵著作和譯著共6部，其中我國學者編寫或編著的熱泵著作4部，是80年代的2倍。

（6）1989年~1999年熱泵專利總數161項，是1978年~1988年熱泵專利總數的20倍多。而發明專利1989年~1999年為77項，是1978年~1988年熱泵發明專利數的15.4倍。

（7）全國高校研究生以熱泵技術為論文題目者，90年代約有39名，是80年代的3.9倍。曾研究過熱泵技術的高校，90年代約有11所，是80年代的5.5倍。

由此可見，1989年~1999年期間，我國熱泵的發展比1978年~1988年期間上了個新臺階，進入了一個新的發展時期，故將1989年~1999年期間我國熱泵的發展定為熱泵應用與發展的興旺期。

4.2 興旺期中熱泵在我國的應用與發展

1989年~1999年間，我國暖通空調領域掀起一股“熱泵熱”，在熱泵理論研究、實驗研究、產品開發、工程應用諸方面取得可喜成果，主要表現在以下方面：

（1）窗式熱泵空調器、分體式熱泵空調器有了突飛猛進的發展，熱泵空調器開始步入百姓家庭。到1999年底，上海每百戶居民擁有家用空調器85.2臺，廣東為83.47臺，北京為49.9臺，天津為59.8臺。1993年國內開始開發和研制變頻式分體空調器。1995年以后，國內部分企業開始引進日本變頻控制技術和設備，生產變頻空調器。在這期間國內已有國有、民營、獨資、臺資等不少于300家家用空調器廠家，逐步形成我國熱泵空調器的完整工業體系。

（2）在90年代里，根據我國實際情況制定出空氣源熱泵冷熱水機組的標準，同時采用大容量的螺桿式壓縮機和小容量的渦旋壓縮機的空氣源熱泵冷熱水機組產品日趨成熟。因此，用空氣源熱泵冷熱水機組作公共和民用建筑空調系統的冷熱源開始被國內設計部門、業主所接受，尤其在華中、華東和華南地區逐步形成中小型項目的設計主流。其應用范圍愈來愈廣泛，1995年以后，其應用范圍由長江流域開始擴展到黃河流域，在京津地區、山東膠東地區、濟南、西安等地區都開始選用空氣源熱泵冷熱水機組作空調系統的冷熱源。

（3）20世紀90年代，水環熱泵空調系統在我國得到廣泛應用。據統計，1997年國內采用水環熱泵空調系統的工程共52項。到1999年，全國約有100個項目，2萬臺水源熱泵機組在運行。

（4）我國的熱泵新產品不斷涌現。90年代初開始大量生產空氣源熱泵冷熱水機組，90年代中期開發出井水源熱泵冷熱水機組，90年代末又開始出現污水源熱泵系統。

（5）90年代，大地耦合熱泵的研究已成為國內暖通空調界的熱門研究課題。國內的研究方向和內容主要集中在地下埋管換熱器，在國外技術的基礎上有所創新。如：

● 各種地下埋管換熱器熱工性能的實驗研究；

● 回填材料的研究；

● 地下埋管的鋪設形式及管材的研究；

● 大地耦合熱泵系統的設計與安裝等問題的研究。

除此之外，一些高校開展了熱泵空調的計算機模擬技術研究、空氣源熱泵結霜特性的理論與實驗研究、地下井水源熱泵冷熱水機組及水源問題的研究、熱泵空調技術在我國應用的可行性研究等。

（6）熱泵空調的學術交流活動十分活躍。除中國制冷學會第二專業委員會每兩年主辦一次“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”外，自20世紀90年代起，中國建筑學會暖通空調委員會、中國制冷學會第五專業委員會主辦的各屆全國暖通空調制冷學術年會上專門增設熱泵專題會。會上都交流大量學術論文，推動了熱泵的應用與發展。

4.3 興旺期中我國熱泵應用與發展的特征

興旺期中，我國熱泵應用與發展的特征主要表現在：

（1）熱泵技術進步顯著。這十年里，熱泵新技術與新產品不斷地涌現。

（2）逐步形成我國熱泵的完整工業體系。20世紀90年代，熱泵式家用空調器廠家約有300家；空氣源熱泵冷熱水機組生產廠家約有40家；水源熱泵生產廠家20幾家；國際知名品牌熱泵生產廠商紛紛在中國投資建廠。形成生產、銷售和服務、產品研發機構一條龍的完整體系。

（3）熱泵空調裝置產量在這十年里成倍地增長，有關熱泵設備的標準不斷地完善，使中國成為名符其實地世界熱泵大國，但不是強國。

（4）熱泵理論研究工作比前十年顯著地加大了深度與廣度。打破了空氣源熱泵一統天下的局面和研究工作僅局限于空氣/空氣熱泵的研究范疇，這十年科研單位紛紛對空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵和水環熱泵空調系統等進行了研究，尤其是對大地耦合熱泵的理論研究更活躍，研究的內容也十分廣泛。熱泵的變頻技術、熱泵計算機仿真和優化技術、熱泵的CFCs替代技術，空氣源熱泵的除霜技術、一拖多熱泵技術等。但是，熱泵的理論研究這十年里仍是以跟蹤國外的技術為主，自主創新性研究工作少，且還存在著一定的重復性現象。

（5）隨著計算機技術的發展，計算機仿真和優化技術開始在熱泵空調系統行業中得到應用。先讓熱泵空調系統在計算機上面實現運行，從而對一些熱泵空調系統在我國的應用做出客觀的預測分析，以進一步指導熱泵空調系統在我國的實際應用。

（6）熱泵空調在我國的應用范圍十分廣泛。到了90年代，“熱泵”這個詞再也不生疏。熱泵裝置已成為暖通空調中重要設備之一，應用十分廣泛。空氣/空氣熱泵已進入普通百姓家庭；空氣/水熱泵已成為我國夏熱冬冷地區空調設計中的主流，并開始逐漸北擴到山東、河南、陜西、天津、北京等地；水/水熱泵在山東、河南、湖北、遼寧、河北、黑龍江、北京、天津等地應用廣泛。[NextPage]

5 進入21世紀后熱泵發展面臨挑戰也面臨發展的新局面

進入21世紀后，由于我國沿海地區的快速城市化、人均GDP的增長、2008年北京奧運會和2010年上海世博會等因素拉動了中國空調市場的發展，促進了熱泵在我國的應用越來越廣泛，熱泵的發展十分迅速，熱泵技術的研究不斷創新。2000年至2003年間，熱泵的應用、研究空前活躍，碩果累累，真可謂進入新世紀，熱泵在我國的應用與發展開了個好頭。為說明此問題，請看一下下面的一組數據。

● 2000年至2003年四年間，專利總數287項，年平均為71.75項，是1989年~1999年專利平均數的4.9倍。發明專利2000年~20003年間共119項，年平均29.75項，是1989年~1999年發明專利平均數的4.25倍。

● 進入新世紀，正式出版有關熱泵方面的書籍共3部，其中我國學者編著2部，占總出版數的2/3，改變了以往譯著居多的局面，走向自主發展之路。

● 2000年~2003年中熱泵文獻數量劇增，如2003年文獻數是1999年文獻數的5倍。

● 2000年~2003年全國高校有105名研究生以熱泵技術為題目，平均每年有26.25名，是90年代年平均數的7倍多。

● 全國各省市幾乎均有應用熱泵技術的工程實例。甚至西藏某商住樓也采用單井回灌熱泵技術。

● 熱泵技術研究更加活躍，創新性成果累累。在短短的幾年中有3項世界領先的創新性成果問世：

（1）同井回灌熱泵系統

（2）土壤蓄冷與土壤耦合熱泵集成系統

（3）供寒冷地區應用的雙級耦合熱泵系統

以上幾組簡單數據，明顯感覺到，進入21世紀后，熱泵又迎來一個新的發展起點。正如漢斯·馮·庫伯寫的“無疑，在不久的將來，熱泵會身價大增并將在氣候適合的地區取代傳統的供熱方式”一樣，熱泵發展的新時期正向我們漸漸走來。近幾年熱泵發展的特點主要有：

（1）進入新世紀后，熱泵的快速發展不單是為了能源問題而更主要的是為了改善環境問題。通過熱泵的應用與發展，來推動暖通空調的可持續發展，實現暖通空調的生態化與綠色化。

（2）熱泵技術深受業主的歡迎，全國各省市幾乎均有熱泵應用工程實例，初步形成我國寒冷地區以地下水源熱泵、水環熱泵空調系統為主，大地耦合熱泵為輔，夏熱冬冷地區以空氣源熱泵、地表水源熱泵、水環熱泵為主，大地耦合熱泵為輔的新格局。

（3）進入新世紀后，中國熱泵市場空前繁榮，產品種類和規格齊全，國內生產廠家眾多。

（4）進入新世紀后，熱泵技術的創新緊跟時代，主動發現和回答暖通空調領域中急待解決的能源與環境課題。

（5）在經濟全球化的條件下，就要求不斷加強對外學術交流和合作，熱泵技術也不例外，進入新世紀后，對外交流和合作十分活躍，在這個過程中，已深感學習外國技術時應當避免照抄、照搬現象，把國外的技術消化、吸收后有機地融入國內學術理論與技術中，走向面向世界、平等對話的必然之路。

6 結束語

本文較詳細地回顧了我國熱泵應用與發展的里程，總結出各個發展階段的特點與經驗，以便進一步思考。進入21世紀后，熱泵技術進入飛速發展的階段，我們將如何來發展熱泵，如何通過熱泵技術解決暖通空調中的能源與環境問題，如何通過熱泵技術的進步來迎接我國全面建設小康社會及城市化進程加快的新形勢。通過本文的研究，我們初步認識到：

● 在今后應以科學發展觀為指導，充分考慮中國的國情、全方位考慮各方面的因素（氣候條件、能源結構、能源比價、人民生活水平和政府政策等），因地制宜地發展我國的熱泵事業；

● 在今后應面對熱泵發展中的各種關鍵技術問題，走技術創新之路；

● 在今后我國熱泵的發展將會趨向于多元化，各類型的熱泵空調系統均會有相應的市場需求。在進一步應用與發展現有的空氣源熱泵、水源熱泵和地源熱泵的同時，還要積極研發燃氣熱泵、吸收式熱泵、大容量高溫熱泵、CO2工質跨臨界熱泵和氨工質熱泵等。尤其是要更加注意研究和應用前景光明的可再生能源水環熱泵空調系統；

● 在今后要使熱泵產品更上一個臺階，就必須著重發展我們的熱泵壓縮機技術、提高熱泵換熱器性能的技術、熱泵工質、智能控制技術等。

熱泵技術是解決暖通空調的能源與環境問題的有效措施之一，也是實現我國暖通空調事業可持續發展的有效途徑之一，但發展熱泵的道路還很艱巨。因此，在今后應加大熱泵的基礎性研究，強調關鍵技術創新，加強系統集成技術研究，在關鍵的基礎和應用基礎研究方面取得突破，以使我國的熱泵健康發展和科學的推廣與應用。