热声热泵即将商业化突破

荷兰初创公司BlueHeart Energy正在住宅环境中测试其热声学热泵发动机，预计2027年春季在欧洲有限度上市，随后逐步扩展。该系统使用声波代替制冷剂，旨在实现安静、灵活、低维护的供暖，特别适合改造和可再生能源集成。

图片来源：Blueheart Energy

荷兰热声学热泵开发商BlueHeart Energy宣布，其热声学热泵发动机技术目前正在住宅环境中测试，预计将于2027年春季进入欧洲市场。

“这次初次发布将刻意保持适中，”首席执行官Michiel Hartman告诉pv杂志。“早期设备将有限量交付，让合作伙伴在生产能力提升的同时验证实际性能。更广泛的推广将逐步推进，预计至少还需一年时间。换句话说，虽然部分客户可能在未来12个月内购买系统，但广泛可用将要晚些时候。”

这一时间表与欧洲住宅能源格局的更广泛转变相吻合。家庭面临的太阳能发电过剩日益增加，尤其是在荷兰等市场逐步淘汰净计量计划之后。

上市时，采用新发动机的系统预计定价将与现有热泵相似。因此，初步价值主张将侧重于其他优势：降低噪音、更高的灵活性、与现有建筑的兼容性以及与可再生能源系统的更好集成。

随着时间推移，经济效益预计将更加明显，不一定是通过降低设备成本，而是通过降低安装费用和降低能源账单。避免重大建筑改造并利用灵活的能源定价，可能对总拥有成本产生显著影响。

系统设计

热声学热泵不使用传统的压缩、冷凝和蒸发过程。它不采用制冷剂循环，而是使用高强度声波传递热量。这些声波在气体中产生压力振荡，产生温差，利用温差来输送热量。这种方法降低了机械复杂度，并可能因活动部件减少而提高耐用性。

“热声学热泵的一个显著特点是灵活性，”哈特曼说。“传统系统在狭窄的温度范围内表现最佳。当与光伏热电（PVT）板等源配合时，可能需要额外组件来调节温度，增加成本和复杂度。热声学系统可以在更广泛的输入温度范围内高效运行，无需预热处理。这使得它们非常适合与可变可再生能源集成。”

由Copeland与Blueheart Energy共同开发的声学热泵

图片：科普兰

集成发动机的热泵可用于空间供暖、家庭热水（DHW）以及住宅和工业应用中的制冷。

该发动机首次亮相于2022年，采用氦气和声波代替传统的压缩循环。两个活塞产生60赫兹的声波，使气体交替压缩和膨胀，热交换器则捕捉由此产生的温差。

该系统紧凑且模块化，单个单元提供1千瓦至6千瓦的供暖能力。通过多台机组组合，输出功率可扩展至600千瓦。该系统运行温度范围广泛，源温约为-25摄氏度至40摄氏度，输出温度可达80摄氏度，适合新建建筑和现有散热器的改造。

“它体积紧凑且非常安静，恒定频率使得有效的降噪效果显著，”哈特曼说。“与传统系统相比，它响应需求更快，且由于运行平顺且活动部件数量有限，磨损最小。”

该装置尺寸约为55厘米×55厘米，重量约60公斤。据报道，噪音水平低于40 dB（A），这得益于消除振动活塞和恒频运行。“其简洁的架构确保了低维护和约20年的设计寿命，”哈特曼补充道。

发动机内部，两个线性驱动器，类似扬声器，产生压力振荡，这些振荡以声波的形式通过密封的氦气电路传播。这些振荡使气体在特定位置压缩和膨胀，从而实现热传递。再生器与热交换器结合，将这种振荡运动转化为连续的热流。

电能驱动压力波，氦气经历周期性压缩和膨胀，热量在一端吸收，另一端释放。结果是温度提升，通过声波在密封加压系统中有效地集中热量。

再生器是关键组成部分，由多孔结构组成，旨在与振动氦高效交换热量。它作为热储存介质，促进气体与固体材料之间的热量传递。气体来回运动时，温度梯度和压力与速度之间的相位变化形成净方向热流。

BlueHeart Energy并不制造完整的热泵系统。相反，它供应核心发动机，由合作公司集成到成品中。因此，市场进入不仅取决于公司，也取决于其合作伙伴。

公司目前正与一家未公开的西班牙热泵制造商合作，计划在明年第一季度末前推出使用热声学发动机的系统。近期展会上的演示包括独立发动机和集成系统。

性能

与传统热泵的性能比较非常细致。“蒸汽压缩系统在特定操作点能实现非常高的效率，”哈特曼说。“热声学系统在更广泛的条件下提供更稳定的性能。”

系统并非在单一最佳点达到峰值，而是保持相对稳定的效率曲线，尤其是在高温升升时，如水温从10摄氏度提升至55摄氏度或更高。这使得它非常适合现有建筑，因为这些建筑通常需要更高的工作温度。

“从实际角度看，这使得该技术特别适合改造，”哈特曼说。“老建筑占据了欧洲大多数住房存量，通常无法在不高昂升级的情况下满足低温供暖。热声系统可以与现有的散热器和管道配合使用，减少大规模翻新的需求。”

随着产量的增加和合作伙伴关系的扩大，来年将决定热声学技术在市场上获得市场关注的速度。其成功不仅取决于技术性能，还取决于能否应对业主、安装人员和行业利益相关者的实际挑战。

哈特曼说：“很明显的是，这项技术正值重大变革的时刻。随着能源系统变得更加分散、动态且基于可再生能源，像热声学热泵这样的灵活解决方案将扮演越来越重要的角色。”

蓝心能源是荷兰应用科学研究组织（TNO）的衍生机构，总部位于北荷兰省的希姆斯克克，运营着一家小型工厂和一个检测设施。

2025年4月，总部位于美国的供暖专家Copeland向Blueheart Energy投资了一笔未公开的资金。

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