按热源分
热泵的热源（Heat
Source）往往是低品位的，
可分为
空气
地表水、地下水、城市自来水 土壤
太阳能
废热（水、气）
按用途分
住宅用，制热量为1~70kw 商业及农业用，制热量为2~120kw
工业用，制热量为0.1~10MW
（工业用还可以进一步划分为干燥用，工艺过 程浓缩，蒸馏等用）
按热泵的功能分
单纯制热 交替制冷与制热
同时制冷与制热
按压缩机类型分
往复活塞式 涡旋式
滚动转子式
螺杆式 离心式
按热泵机组的安装形式分
单元式热泵机组 分体式热泵机组
现场安装式热泵机组
按热量的提升分
初级热泵（Primary
heat pump）
利用天然能源和室外空气、地表水、地下水或土
热电式 利用破尔帖（Peltier）效应，即当直流
电通过由两种不同导体组成的回路时，会在回路 的两个连结端产生温差的现象。
优点：无运动件、工作可靠、寿命长、控制调节方便、
振动小、噪声低、无环境污染。 缺点：热电堆元件成本高、效率较低
分类
化学热泵
利用化学反应吸收、吸附、浓度差 等现象或化学反应等原理制成的热泵。目前 尚处研究阶段。
气态进行循环而不发生相变。
分类
蒸汽喷射式
以蒸汽喷射泵代替机械压缩机，其余工作原理同蒸汽
压缩式。
吸收式 消耗较高品位的热能来实现将低品位的
热能向高品位传送的目的。
第一类（增热型）：供热的温度低于驱动热源，以增
大制热量为目的。 第二类（升温型）：供热的温度高于驱动热源，以升 高温度为目的。
分类
R12作工质。 向市政厅供热175kw，制热系数为2，输出水 温60℃。 有蓄热系统，高峰负荷时采用电加热作为辅 助加热。
历史——日本的热泵试验及应用
1930年第一次报导热泵试验 1937年在大型建筑物内装备热泵空调系统，
采用透平式压缩机，以泉水为低温热源。
历史
热泵工业在20世纪40年代到50年代早期获得
斯特林1816年提出“外燃机”的专利，最初
用于热机。
外燃机，又 称斯特林发 动机
1861年柯克（A.Kirk）提出斯特林制冷循环。
斯特林（Stirling）循环
斯特林循环由两个等温和两个等容过程组成。
斯特林（Stirling）循环
斯特林循环是很有意义的一种循环。理想的
斯特林能够与同温范围内的逆卡诺循环具有 同样的制热性能系数。 实际上实现理论斯特林循环有一定困难，主 要表现在：
热驱动郎肯循环

适用于大量废热而能量较昂贵的场合。通 常是闭式的。
热泵的几种型式
空气—空气热泵
空气—空气热泵
最普通的热泵型式，特别适用于由工厂制造的单元 式热泵。也被极广泛地用于住宅和商业中。 在该类热泵中，热源（制冷运行时为冷却介质）和 用作供热（冷）的介质均为空气。可通过电机驱动 和手动操作的换向阀来进行内部切换，以使被调空 间获得热量或冷量。 在该系统中，一个换热盘管作为蒸发器而另一个作 为冷凝器。在制热循环时，被调的空气流过冷凝器 而室外空气流过蒸发器。工质换向后则成了制冷循 环，被调空气流过蒸发器而室外空气流过冷凝器。
水源、地源热泵
热泵简介
热泵式一种利用高位能使热量从低位热源流
向高位热源的装置
历史
热泵这个名词最早在欧洲使用约在本世纪初。
但就压缩式热泵的理论来说，可追溯到1824 年法国物理学家卡诺 发表的著名论文。
卡诺
Sadi Carnot
历史
随着工业革命的发展，19世纪初，人们对
能否将热量从温度较低的介质“泵”送到 温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的 兴趣。
历史
“通过改变可压
缩流体的压力 就能够使其温 度发生变化”
詹姆斯· 普雷斯科特· 焦耳
历史
1854年，发表
论文，提出了热 量倍增器（Heat Multiplier）的概 念，首次描述了 热泵的设想。
开尔文
Lord Kelvin
历史
汤姆森的热
量倍增器

室外空气吸入气缸中进行膨胀，降温冷 却的空气通过室外换热器吸收环境空气 中的热，再进入排出气缸被压缩到大气 压力，使其温度升到高于环境温度，送 往用户，以供采暖之用。
迅速发展。 40年代后期出现许多更加具有代表性的热泵 装置。
瑞士、英国早期的热泵装置
历史
历史
1948年小型热泵有了很大的进展，家用热泵
和工业建筑用的热泵大批投放市场。 在英国50年代也产生了许多小型民用热泵。
热泵工业在20世纪50年代到60年代初得到了迅速的 成长，而60年代和70初期的美国热泵工业又因可靠 性低及设备费用高的问题一度受到抑制。60年代因 电价的持续下降，人们更青睐使用电加热器。
布雷顿热泵理论循环 的P-V图与T-S图
布雷顿热泵循环
布雷顿热泵理论循环应具有如下条件：
气体在压缩机与膨胀机中的压缩和膨胀过程都是
等熵过程； 气体与被冷却物和加热物体之间必须在无温差情 况下相互传热； 不计气体在高压热交换器与抵押热交换器中流动 阻力损失。
斯特林（Stirling）循环
活塞的运动应是间歇的，这是难以实现的；
回热器应是无阻力的，其换热效率应是100%; 与外部热源的热交换认为是无温差的理想过程。
吸收式热泵理论循环
与蒸汽压缩式热泵不同的是，压缩式热泵靠
消耗机械功，而吸收式以消耗热能来完成。
吸收式热泵理论循环
吸收式热泵理论循环
压缩式和吸收式制冷热泵性能系数比较
大地耦合式
利用土壤作为热源和冷却物。
热泵工质—水换热器
大地耦合式
热泵工质在埋于地下的盘管中直接膨胀的形式
大地耦合式
大地耦合式热泵供热介质为空气，热交换效
果与砂土类型、含湿量、成分、密度和是否 均匀地紧贴换热面有关。 管子材料和当地砂土及地下水的腐蚀作用会 影响传热和使用寿命。
水源热泵的工作原理

空气—水热泵
热泵型冷水机组的常见型式。制热与制冷循
环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向来 实现。
水—空气热泵
热源为水（制冷运行时为冷源），用作供热
（冷）的介质为空气。
水—水热泵

利用切换工质回路来实现制热或制冷运行。为了避 免污染封闭冷水系统，需要间接地通过一个换热器 来供水，或利用封闭回路的冷凝器水系统。
制冷工况时，利用制冷剂蒸发将空调空间中
的热量取出，放热给封闭环流中的水。制热 工况时利用制冷剂蒸发吸收封闭环流中水的 热量，而在冷凝器中放热给空调空间。
水源热泵的工作原理
制 冷 工 况 制 热 工 况
1-制冷剂-水换热器 2-换向阀制热模式 3-毛细 管 4-制冷剂-空气换热器 5-过滤器 6-风机
水源热泵运行原理
闭式水源热泵 系统
闭式系统—地表水作冷热源
开式系统
地下水热泵系统，也就是通常所说的 深井回灌式水源热泵系统。
单井换热热井，也就是单管型垂直埋 管地源热泵，在国外常称为“热井”。
水源热泵空调系统优缺点
优点
节约能源
水源热泵机组具有比空气—空气热泵 机组更高的效率，可降低电耗。对同时供冷和供 热时可实现系统的内部能量平衡，减少了冷却塔 和加热设备的运行时间。 投资成本低 水源热泵系统较传统的中央空调系 统经济，且节约空间与材料。
闭式蒸汽压缩循环
在暖通及工 业过程中最 普遍，使用 一种常规的 独立制冷循 环。
带有换热器的机械蒸汽再压缩循环
工艺蒸气被压缩至温度与压力达到足以在工
艺过程中直接使用。该循环的典型应用如蒸 发器（浓缩器）和蒸馏塔。
开式蒸汽再压缩循环
该循环的典型应用是在工业装置中将一些多
余的较低压力的蒸气泵倍增器
是一种开式装置，也可以向建筑物供冷。 汤姆森教授预见到了闭式循环的可能性，但
当时的技术基础使他没有可能设计出象现代 这样的热泵装置。
历史
与制冷机的发展相比，由于取暖的方式多样
化，简单而价廉，因此当时在技术上对热泵 的迫需性就不大。这就是热泵的发展明显地 滞后于制冷机的原因。
壤等为热源
次级热泵（Secondary
heat pump）
以排出的废水、废气、废热等为热源
第三级热泵（Tertiary
heat pump）
与初级或次级热泵联合使用，将前一级热泵制取
的热量再升温。
系统基本图式
热泵基本循环
闭式蒸汽压缩循环
带有换热器的机械蒸汽再压缩循环
开式蒸汽再压缩循环 热驱动郎肯循环
按供热温度分
低温热泵，供热温度<100℃ 高温热泵，供热温度>
100℃
按驱动方式分
电动机驱动 热驱动
如吸收式、蒸汽喷射式热泵
发动机驱动
如内燃机、汽轮机驱动
按热源与供热介质的组合方式分
空气—空气热泵 空气—水热泵
水—水热泵
水—空气热泵 土壤—空气热泵 土壤—水热泵
吸收式热泵理论循环
有溶液热交换器的吸收式热泵图示
吸收式热泵理论循环
有无溶液热交换器的吸收式热泵工作热力性
能的比较
蒸汽喷射式热泵理论循环
蒸气喷射式热泵同吸收式热泵一样，是靠消
耗热能来提取低位热源中的热量进行供热的 设备。它具有结构简单，几乎没有机械运动 部件，价格低廉，操作方便，经久耐用等优 点，因此，尽管喷射式热泵热效率低，仍引 起了人们的兴趣。
温差电热泵
热电式热泵示意图
化学热泵
化学热泵是一种新型热泵。 所谓化学热泵，广义来说是指利用化学现象