不久前，《麻省理工科技评论》公布的“2021年度十大重大技术突破”，雷军在自己的微博上发表了对该技术的祝贺。那么，这款热泵到底是怎么回事，它有何资格获得《2024年全球十大科技突破》的提名？

热泵机组

水是向下流动的，泵就是把水从低的地方运到高的地方。热能可从高温对象自动传导至较低温度对象，而热泵是一种利用较小电能从低温环境向较高温度环境传输的设备。因为热泵只是传递热能，所以一伏特电能所携带的热能要比使用一次电来驱动电热元件所产生的热能要多得多。

热泵技术并非什么新科技，其工作原理与空调（压缩制冷）基本相同，也就是所谓的“空调反装”。热泵是一种类似于空调的设备，它包括四大部分，即压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，它们是通过制冷剂的状态变化来传递热量，从气体到液体会散热，从液体到气体会吸收热量。

制冷时，压缩机将低温、低压的气体制冷剂压缩成高温、高压的气体制冷剂，再经冷凝器散热，成为高压液体制冷剂，再经过膨胀阀，重新成为低压液体制冷剂，再由蒸发器吸收室内空气的热能，成为低温、低压的气态制冷剂。制冷式空调的工作原理是由蒸发器吸收热量引起的局部温度较低，再由风扇把冷气送到乘客的座位上。

在加热方式下，通过“四通切换阀”使制冷剂逆向流向，压缩机将低温、低压的气体致冷剂压缩为高压、高温的气体致冷剂，并在冷凝器中液化为高压液态，并在此过程中释放出大量热量，从而实现“逆卡诺循环”。

与传统的电热器不同，热泵是依靠电阻加热来实现对空气的加热，它是通过压缩机、冷凝器等设备，使工质发生相变，使工质发生相变，将潜热储存在工质中，再由工质的流动输送至汽车内部。

在卡诺理论的基础上，在室外为7℃、热泵出水为45℃时，理想热泵制热效率系数为8。37。也就是说，一千瓦时的电能，可以传输8.37千瓦时的电能。但实际应用中， COP值受到材料和技术的制约，目前水冷式热泵的热力学完备度大约为30%-60%，因此，热泵空调用1 kWh的电能可以获得4 kWh的热能，这可比电力加热器更省。

新能源车辆的热泵运行原理

纯电车辆在冬天最大的难题就是在低温条件下，蓄电池的充电和放电性能急剧下降。针对纯电动车在冬季续航能力不足的问题，提出了一种新的节能方式——热泵技术。该系统在冬季采用热泵制热，比采用 PTC制冷系统节能60%，续航里程延长约25%。

当然，真正的热泵式空调不仅要对驾驶室进行加热或冷却，还需要收集驱动电机、车载充电器、电池组、逆变器等产生的余热，天气寒冷时，还要保持电池仓内的温度，以及室外低温（-30℃），所以实际电路的结构更加复杂。

怎么会被选上？

热泵能有效地利用电能对空间进行降温和供暖。今天，很多楼房还在用矿物燃料取暖。使用可再生资源作为燃料的热泵会大大降低家庭，办公和工业部门的二氧化碳排放量。为了解决对天然气的依赖，近几年来欧洲的建筑中的热泵安装数量急剧增加。

在亚洲，随着新科技的发展，新能源热泵的应用越来越广泛，越来越多的应用到了食品、造纸等工业生产中，取代了传统的矿物燃料加热装置，使得工业生产的流程变得更加洁净。

据乐观估计，到2030年，全世界将会安装大约6亿个热泵机，为建筑供热提供20%的能源，从而使二氧化碳排放量降低五亿吨，这个数字是目前欧洲汽车尾气排放量的总和。

当前，热泵依然面对着严峻的挑战，如如何增加产出，如何保证电网的稳定，以满足上述科技及其它科技对气候变化的需求。但是，种种迹象显示，热泵行业已经步入了黄金时期。