每到冬天，我们南方人就异常羡慕北方有暖气这种操作，可是在20世纪50年代，地源热泵还处于孕育之中，更别说中国北方了。只有美国发明家罗伯特?韦伯幸运地住上了“地暖小屋”，这简直就是超级奢侈的享受啊。那么，他凭什么这么早就能住上“地暖小屋”呢？
源于意外的灵感
1948年的一天，美国发明家罗伯特?韦伯(Robert.C.Webber,1911～1984)在动手改进他家的冰箱时，发现冰箱工作的时候两侧板是热的，不小心还烫伤了手。
地源热泵（图片来源：news.17house.com）
其实，这是一种正常的现象。冰箱就是一种制冷机，其中，压缩机的冷凝器分布在电冰箱的两个侧边，当冰箱工作的时候，压缩机排出的高温制冷剂气体需要通过冷凝器进行散热，因此两侧板就会出现发热的现象。他是在触摸冷却系统的出口管道时烫伤的，这也说明冰箱在制冷的同时还要排出很多的热量。
罗伯特·韦伯（网络图）
疼痛之余，罗伯特·韦伯想到的是，能不能把机械装置倒过来，把这部分热量利用起来，这样制冷机不就变制热机了吗！
让废热变成热源
其实，罗伯特·韦伯的想法并不是一时的心血来潮，而是有着深厚的科学积淀。
早在1929年，罗伯特·韦伯就从事制冷方面的安装服务工作。后来，他还为当时最大的冷藏捕鱼船安装了机械冷冻系统，并参加了该船的首航任务。
1932年，罗伯特·韦伯任职于印第安纳波利斯电力照明公司，承担一项冰柜制造项目，这也是他走上地源热泵发明之路的开始，工作过程中，他发现，冰柜压缩机产生的废热温度高达84℃，白白浪费掉是十分可惜的。
就用自家的4台制冷器进行试验，把4台制冷器产生的废热通入水箱之中，然后把加热的热水通过管道来提供热源，没想到第一次实验就成功了。
韦伯的“地暖小屋”
小试成功之后，罗伯特·韦伯逐渐完善了关于地源热泵的构想，进一步拓展了热泵的功能，使其既能供暖又能制冷。有了这些准备，自然要行动起来。
地源热泵示意图 （图片来源：diyuanrebengkt.blog.163.com）
罗伯特?韦伯就在自家后院中安装了一套这样的装置。地下挖深15.24米，埋设了长121.92米直径19.05毫米的铜管，在地下室安装了一个3马力的机组。据悉，这套装置可使其居室温度维持在24℃左右。
地源热泵百年之路
罗伯特·韦伯是第一个通过逆向使用制冷器来为房间供暖的科学家，也是现代地源热泵的先锋人物。
科学家提出地源热泵的概念，已经有一百年多年的历史了。1912年，瑞士工程师海因里希·佐伊利(Heinrich?Zoelly，1862-1937)申请了一份专利报告，其中提出了“地源热泵”的概念。
所谓热泵，是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。顾名思义，“热泵”就是能把外界空气（或循环水）中的热量“泵”入温度较高的室内装置。
瑞士工程师海因里希?佐伊利 （图片来源：translate.sogoucdn.com）
罗伯特?韦伯的地源热泵，是一种基于制冷剂的闭环地热系统。在该系统中，制冷剂通过铜管直接与土壤交换热量，因此又被称为直接交换热泵。在加热模式下，制冷剂吸收热量并从液体变为气体(蒸发)；在冷却模式下，制冷剂放出热量并从气体变为液体(冷凝)。
20世纪80年代，地源热泵技术趋于成熟。如今，已获得了蓬勃发展，并被认为是一种重要的节能装置。通常，地源热泵消耗1kWh的能量，可以得到4.4kWh以上的热量或冷量。这是热泵的优势所在，是电流的热效应所望尘莫及的。
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参考文献
【1】Tingsheng Xu（译）.《历史回眸之四:1948罗伯特C.韦伯(Robert .C.Webber) 现代地源热泵先锋》，中国建设信息供热制冷，2008年10期。
【2】谢娟 林元华 周莹 胡文成 等.《能量转换材料与器件》，科学出版社，2013年版。
作者：肖溪树
