热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。本期中国制冷网（微信号：zhilengwang）带大家全方位了解热泵的原理、特点、历史及前景等。

热泵(Heat Pump)是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是是全世界倍受关注的新能源技术。它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”；热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。

如下图，开始时由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环。

热泵系统冬夏工况
由于热泵装置的工作原理与压缩式制冷是一致的；所以在小型空调器中，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，将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作，如图。

由图中可看出，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。[详情点击]

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。 [详情点击]

热泵工作工质以前一般为氟利昂，但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，除了提高热泵的制冷系数，有效利用能源以外，各国科学还致力于新型工质的开发，已有替代氟利昂的工质得到应用。 [详情点击]

原理：
空气源热泵原理就是利用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，是一种节能高效的热泵技术。空气源热泵在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过永久黏结在贮水箱外表面的特制环形管冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了空气源热泵贮水箱中的水，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。

空气源热泵工作原理与太阳能供热不同之处 空气源热泵的供热原理与传统的太阳能供热截然不同，空气源热泵以空气、水、太阳能等为低温热源，空气源热泵是以电能为动力从低温侧吸取热量来加热生活用水，热水通过循环系统直接送入用户作为热水供应或利用风机盘管进行小面积采暖。空气源热泵被广泛用于学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所，除此之外，空气源热泵工作原理也被用于空调技术。 [详情点击]

原理：
地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。 [详情点击]

水源热泵和地源热泵都是从地位热源的选取来定义的，水源热泵通常指地位热源来源于地表水、地下水、海水、污水；地源热泵有时也被称为水源热泵。定义的角度不一样，叫法也就不一样。采用冷却塔散热的系统不能称为水源热泵，直埋地下的如果采用的是打井的方式，利用井水应该称为水源热泵。否则为土壤源热泵。

原理：
地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。 [详情点击]

原理：
双源热泵系统就是在制冷和制热时分别采用两种传热介质（氟里昂和水）通过两套各自独立的管路系统实现制冷或制热目的的空调系统，它结合了传统水系统中央空调和氟系统中央空调的优点，夏季采用氟系统制冷，而冬季采用热水系统供热，弥补了氟系统在制热时因环境温度变化而造成的效果波动和衰减的缺陷，日渐成为一些城市高档楼盘的空调新宠。[详情点击]
优势：
 双热源热泵热水机组是利用空气和水作为低温热源，通过电能驱动，不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组既拥有了水源热泵的能源利用率高，又拥有了空气源热泵的适用范围广的双重优点。双热源热泵机组结构紧凑、重量轻、体积小、安装方便。 [详情点击]
太阳能助推式热泵是热泵与太阳能技术结合使用的一种热泵技术。
水源热泵是利用一定温度的水源（20℃以上）作为热源以制冷剂为媒介，将水源中的热量吸收后经压缩机压缩制热，通过热交换器与冷水交换热量以达到取暖和制取热水的目的，水源热泵必须有一定温度和流量的水源
空气源热泵以水源热泵类似方法从空气获得热量来加热水。三种热泵中，空气源热泵受到的条件限制最小，发展空间最大。

法国科学家萨迪.卡诺（Sadi karnot）在 1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论，这成为热泵技术的起源。

英国科学家开尔文（L.Kelvin）提出，冷冻装置可以用于加热，将逆卡诺循环用于加热的热泵设想。他第一个提出了一个正式的热泵系统，当时称为“热量倍增器”。之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究，研究持续80年之久。

瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖，这是早期的水源热泵系统，也是世界上第一套热泵系统。

家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场，热泵进入了早期发展阶段。

热泵工业进入了黄金时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视。诸如国际能源机构和欧洲共同体，都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断的开拓，广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

随着“能源危机 ”出现，燃油价格忽升，经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能，节能环保的特点，重新登上历史舞台，成为当前最有价值的新能源科技。

从2001年热泵起步开始，经过5年的培育，中国热泵行业开始从导入期转入成长期。热泵行业快速发展，一方面得益于能源紧张使得热泵节能优势越来越明显，另一方面与多方力量的加入推动行业技术创新有很大关系。

热泵应用将处于高速发展的上升阶段，作为节能减排的技术，热泵技术前景广阔，会有越来越多的国家及政府、企业意识到热泵可以带来的节能及环保效益，市场数据也表明未来发展趋势良好。各个国家及地区的实际情况不同，因此关注的热泵技术不同，在换热器、热泵机组、系统控制优化及低温环境应用等各方面都有研究。总体来说，地源热泵和空气源热泵的高效应用仍是各国关注的目标，也是未来热泵技术研究的重要方向之一。
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