热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。

通常用于热泵装置的低温热源改是我们周围的介质——空气、河水、海水，或者是从工业生产设备中排出助工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。

热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的；在小型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏季空调降温或在冬季取暖，都是使用同一套设备来完成的。

在冬季取暖时，将空温器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作，见图2一17。

热泵工作原理图[1]由图2—17中可看出，在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀(又称四通阀进入冷凝器，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。

在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器用，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置进入冷凝器(作蒸发器用，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。

这样，将外界空气(或循环水中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。

上海冰箱厂生产的CKT 一3A 型窗式空调器，就是一种热泵式空调器。

在图2—17的热泵循环中，从低温热源(室外空气或循环水，其温度均高于蒸发温度to 中取得Q 。

kcal/h的热量，消耗了机械功ALkcal/h，而向高温热源(室内取暖系统供应了Qlkcal/h的热量，这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的，即Q1=Q0十AL kcal/h如果不用热泵装置，而用机械功所转变成的热量(或用电能直接加热高温热源，则所得的热量为ALkcal/h，而用热泵装置后，高温热源(取暖系统多获得了热量：Q1—AL=Q0， kcal/h此一热量是从低温热源取得的，如果不用热泵装置，就无法取得这一热量。

故用热泵装置旨可节省燃料，又可利用余热。

热泵的工作循环与热机的工作循环正好相反，热机是利用高温热源的能量来产生机械功的，而热泵是靠消耗机械功将低温热源的热量转移到高温物体中去。

若热泵与热机具有两个相同的热源温度，则热机循环的热效率η=AL╱Q1；热机循环的能量指标----热量转换系数φ=Q1╱AL，故φ=1╱η 。

η值总是小于1的，故φ值是大于1的。

若制冷机与热泵具有两个相同的热源温度，则它们之间的关系为：φ=Q1╱AL=Q0+AL╱AL=ε+1，ε 是制冷机的制冷系数。

由此可看出，热量转换系数的最小值是吁=1，在此极限情况下Q 。

=o，即没有从低温热源吸取热量。

作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。

但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。

所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。

热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。

在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。

冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

余热利用的强力工具--热泵水从高处流向低处，热由高温物全传递到低温物体，这是自然规律。

然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。

同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。

热泵蒸发流程图热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同，通过流动媒体(以前一般为氟利昂，现在由替代氟利昂所代替在蒸发器、压缩机，冷凝器和膨胀阀等部品中的气相变化(沸腾和凝结的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。

?具体工作过程如下：①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体。

②蒸发器出来的气体媒体经过液压缩机的压缩，变为高温高压的气体媒体。

③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。

④高压液体媒体在膨胀阀中减压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，循环最初的过程。

热泵的性能一般用制冷系数(COP来评价。

制冷系数的定义为由低温物体传到高温牧体的热量与所需的动力之比。

通常热泵的制冷系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。

现在欧美日都在竞相开发新型的热泵。

据报导新型的热泵的制冷系数可6到8。

如果这一数值能够得到普及的话，这意味着能源将得到更有效的利用。

热泵的普及率也将得到惊人的提高。

由于氟利昂对地球大气臭氧有破坏作用，为了保护地球的生态环境，除了提高热泵的成现系数，有效利用能源以外，各国科学还致力于新型冷媒的开发。

目前已有替代氟利昂的冷媒得到应用。

热泵热水系统包括热泵主机和换热储水箱两部分。

热泵主机部分包括风冷式蒸发器、压缩机及膨胀阀；换热储水箱为内置冷凝盘管的储热水箱。

冷媒(工质在蒸发管内吸收环境空气中的热量，通过热泵循环由冷凝盘管在水箱内释放热量，加热水箱中的水。

要搞清楚热泵的工作原理，首先要懂得制冷系统的工作原理。

制冷系统（压缩式制冷）一般由四部分组成：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。

其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器里从低温热源（例如冷冻水）吸热并气化成低压蒸气。

然后制冷剂气体在压缩机内压缩成高温高压的蒸气，该高温高压气体在冷凝器内被高温热源（例如冷却水）冷却凝结成高压液体。

再经节流元件（毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等）节流成低温低压液态制冷剂。

如此就完成一个制冷循环。

对于一台分体式热泵空调来说，夏天制冷时就是以室外机为冷凝器、室内机为蒸发器，运行时就把室内的热量输送到了室外。

而冬季则以室内机为冷凝器、室外机为蒸发器，这样就把室外的热量输送到了室内，通常这些是通过四通换向阀来实现的。

热泵空调里面有一个四通换向阀。

在制冷工况下，室内热交换器就是蒸发器，室外热交换器（夏天往外呼呼出热风的那个东西）就是冷凝器。

冬季供热的时候，四通换向阀切换，改变冷媒的流向，此时，室内热交换器就是冷凝器，室外热交换器（冬天往外呼呼出冷风的那个东西）就是蒸发器。

由于冬季往外出冷风，换热器要结霜，所以等结霜到一定程度时，四通换向阀再切换，空调变成夏季制冷工况，室外热交换器得到热量，化霜，化霜完毕后，四通阀再切换到制热状态。

除霜时，为了防止向室内吹冷风，故室内机的风机停止运转。

(当然这种逆向除霜对舒适性有一定影响，所以又有了热气旁通除霜、蓄热除霜等不需要切换工况的方式热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统，它被形象的称为“热量倍增器”。

目前在市场上广泛出现的家用冷暖空调器上，就已经广泛地应用了热泵制热，其制热系数已高达3以上。

那么，利用热泵的原理来制取热水，消耗一度电所获得的热水，比普通电热水器消耗三度电所获得的热水还要多，这是传统热水器所不能企及的。

水源热泵工作原理及系统特点水源热泵机组是一种通过利用地表水、地下水以及吸收太阳能和地热能等低品位热资源，并采用热泵原理，输入少量高品位电能，实现低品位热能向高位热能转移的空调装置。

通常，根据所使用的热源，应用上通常分为三种，分别是：1. 封闭环路式：水源采用循环流动于公共管路中的水或盐水(或类似功能的液体, 如乙二醇等），通常称为水环热泵；2. 地下水式：从水井、湖泊、海洋或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的盐水（或类似功能的液体）为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备，又称为水源热泵；3. 地下环路式：从地下盘管中循环流动的盐水（或类似功能的液体）为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备，又称为地源热泵。

由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下8大优点：（1）环保效益显著水源热泵是利用了循环水或地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

水温在16~30℃之间通常不需要开启辅助弃热或加热设备；如果采用地下水，供热时可省去燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去冷却塔，完全是环保的空调形式；（2）高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为10-25℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。

而夏季水体为15-40℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。

据美国环保署EPA 估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

过渡季节部分机组制冷、部分机组制热运行更节能：如下图]系统供水温度为24℃，机组A 为制冷模式，排出热量到回水中，回水温度30℃，机组B 为制热模式，从水中吸收热量，使得回水温度降低到24度，当一定比例的机组同时制冷制热时，水循环温度达到平衡，建筑物内部分区域多余的热量被转移到需要热量的地方，完全无须使用辅助热源，达到最佳的使用效果。

（3）运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。

是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

不存在空气源热泵的冬季除霜、制热不稳定等难点问题。

（4）能源费用容易计算小型的水源热泵每一台都可与用户电表连接，费用容易计算，对于写字楼、商铺、公寓等场所非常适用。

而大型的中央空调系统通常是公摊计算，无论空调是否开启，一样计算费用。

（5）节约投资成本将大型的冷水机组小型化，开发商不需要准备昂贵的专用机房，机房位置可以作为停车场；循环水管路温度是常温，无须考虑管路保温的费用；此外，通风管道也大大缩小，机组控制器也是制造商配套供应。

（6）可分期投入开发商不需要一次性购买所有的空调设备，只需要将公共的管路系统及辅助设备配置好，后期的空调机组可视情况分期投入空调设备，缓解了开发商资金压力；（7）同时制冷制热系统中不同的功能区可以同时制冷或制热，大大提高了人体的舒适性，满足现代群体个性要求，如综合建筑内区发热大，通常冬季还要制冷，水源热泵系统很容易做到。