當西方還在為家用熱泵和「綠色住宅」指令爭論不休時，世界的另一端，物理學在重工業領域的應用正被大力推進。由物理學家羅爾倉領導的中科院研究團隊，剛發布了一種可能徹底改變難以減排產業的設備：超高溫熱聲熱泵。
有什麼新發現？沒有活動部件。沒有易損的壓縮機，沒有潤滑油，只有聲波和熱量。這項成果已發表在科學期刊《應用物理快報》 。
超越蒸氣極限
我們熟知的傳統熱泵，也就是蒸汽壓縮式熱泵，在溫度超過100°C，甚至在更先進的型號中達到160°C時，都會遇到極大的困難。冷媒會降解，機械部件也會損壞。而吸收式熱泵（例如使用水/溴化鋰等化學物質的熱泵）由於腐蝕問題和溶解度限制，通常在200°C左右就停止工作了。
另一方面，中國的這套裝置利用的是熱聲學原理。簡單來說，該系統將熱能轉換為強烈的駐波。這些駐波將能量從低溫熱源「泵送」到高溫散熱器。其原理與斯特林發動機類似，但透過聲波而非機械活塞來實現。
原型機的數據
發表在《能源》 （愛思唯爾出版社）上的實驗室結果具有技術意義，值得關注：
- 輸出溫度：原型機達到了270°C (518°F)。
- 熱源：此循環由 145°C 的熱量驅動。
- 熱差：溫度躍升 125°C。
- 效率：在 5 MPa 壓力下，該系統在這些溫度下表現出令人滿意的性能係數 (COP)，提供了運行穩定性。
以下是與現有技術的簡要比較：
| 科技 | 典型最高溫度 | 活動部件 | 主要局限性 |
| 蒸氣壓縮 | < 160°C | 是的（壓縮機） | 科技 |
| 吸收（AHT） | < 200°C | 很少/沒有 | 腐蝕、流體結晶 |
| 熱聲學（CAS） | 270°C（目前） | 不 | 功率密度（開發中） |
熱泵沒有活動部件，從而最大限度地減少了摩擦造成的磨損，這一點非常有趣。
為什麼這對產業（和經濟）至關重要
接下來，我們將從物理學轉向實際的經濟學。重工業（陶瓷、冶金、石油化工）需要大量的熱能。這些熱量通常是透過燃燒天然氣或煤炭產生的，因為在這樣的高溫下，電力發電效率很低。
例如，中國以工業廢熱的形式浪費了其總能源的10%到27%。回收這些廢熱（或許在150°C下），並將其轉化為270°C或更高溫度的製程熱，意味著可以大幅降低營運成本和排放，而無需像某些西方政策有時所暗示的那樣走向去工業化。
研究人員樂觀地預測，到2040年氣溫將達到攝氏1300度，或許過於樂觀了。但即使我們把溫度控制在目前的攝氏270度，我們仍然能夠驅動以下製程：
- 陶瓷預燒結。
- 二次石油化工工藝。
- 工業染色和造紙。
1300 度高溫反而會開啟陶瓷和金屬鑄造等領域。
充滿活力的未來
這項技術明天早上還不會出現在工廠。我們目前仍處於實驗室原型階段，將熱聲技術擴展到工業規模需要複雜的材料工程。然而，這表明，如果基礎研究能夠著眼於具體的工業問題，而不僅僅是綠色金融，就能提供真正的解決方案。北京已經意識到這一點，並投資於餘熱回收以支持其製造業發展。那我們呢？現在，讓我們來探討一下。
問答
無運動部件的熱聲學究竟是如何運作的？
該系統基於聲波與熱的相互作用。它並非使用機械活塞來壓縮氣體，而是利用高強度駐波在惰性氣體（例如氦氣）中傳播。這種聲波會產生極其快速的壓縮和膨脹循環，從而將熱量從低溫區域傳遞到高溫區域。由於沒有機械部件摩擦，磨損極小，可靠性極高。
與燃氣鍋爐相比，它的經濟優勢是什麼？
其主要優點在於能量回收效率。燃氣鍋爐透過燃燒燃料產生熱量，而這種熱泵則利用低溫「廢熱」（例如工業廢氣等原本會被浪費掉的熱量），並將其溫度提升至生產所需的水平。這減少了一次能源的採購，從而降低了工業設備的運作成本。
這項技術是否已準備好在義大利工廠中應用？
目前還沒有。這只是中國科學院開發的實驗室原型。雖然結果令人鼓舞（持續達到270°C的溫度是一項紀錄），但要將其開發成可擴展、商業化的產品還需要數年時間。然而，它無疑為重工業（對義大利製造業而言也是至關重要的領域）的能源效率提升指明了方向。
文章《 中國提高溫度：這是 270°C 工業熱聲熱泵》來自Scenari Economici 。
這是在 Tue, 16 Dec 2025 18:46:54 +0000 在 https://scenarieconomici.it/la-cina-alza-la-temperatura-ecco-la-pompa-di-calore-termoacustica-industriale-da-270c/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。