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熱泵技術(shù)是近年來(lái)在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。人們所熟悉的“泵”是一種可以提高位能的機械設備，比如水泵主要是將水從低位抽到高位。而“熱泵”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過(guò)電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。本期中國制冷網(wǎng)（微信號：zhilengwang）帶大家全方位了解熱泵的原理、特點(diǎn)、歷史及前景等。

熱泵(Heat Pump)是一種將低位熱源的熱能轉移到高位熱源的裝置，也是是全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。它不同于人們所熟悉的可以提高位能的機械設備——“泵”；熱泵通常是先從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過(guò)電力做功，然后再向人們提供可被利用的高品位熱能。

如下圖，開(kāi)始時(shí)由壓縮機吸入蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體，然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器；高壓高溫氣體經(jīng)冷凝器冷卻后使氣體冷凝變?yōu)槌馗邏阂后w；當常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經(jīng)節流成低溫低壓的濕蒸氣，流入殼管蒸發(fā)器，吸收蒸發(fā)器內的冷凍水的熱量使水溫度下降；蒸發(fā)后的制冷劑再吸回到壓縮機中，又重復下一個(gè)制冷循環(huán)。

熱泵系統冬夏工況
由于熱泵裝置的工作原理與壓縮式制冷是一致的；所以在小型空調器中，為了充分發(fā)揮它的效能，在夏季空調降溫或在冬季取暖，都是使用同一套設備來(lái)完成的。在冬季取暖時(shí)，將空調器中的蒸發(fā)器與冷凝器通過(guò)一個(gè)換向閥來(lái)調換工作，如圖。

由圖中可看出，在夏季空調降溫時(shí)，按制冷工況運行，由壓縮機排出的高壓蒸汽，經(jīng)換向閥（又稱(chēng)四通閥）進(jìn)入冷凝器，制冷劑蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)節流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器中吸熱，將室內空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后被壓縮機吸入，這樣周而復始，實(shí)現制冷循環(huán)。[詳情點(diǎn)擊]

熱泵在工作時(shí)，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過(guò)傳熱工質(zhì)循環(huán)系統提高溫度進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節約大量高品位能源。 [詳情點(diǎn)擊]

熱泵工作工質(zhì)以前一般為氟利昂，但由于氟利昂對地球大氣臭氧有破壞作用，為了保護地球的生態(tài)環(huán)境，除了提高熱泵的制冷系數，有效利用能源以外，各國科學(xué)還致力于新型工質(zhì)的開(kāi)發(fā)，已有替代氟利昂的工質(zhì)得到應用。 [詳情點(diǎn)擊]

原理：
空氣源熱泵原理就是利用逆卡諾原理，以極少的電能，吸收空氣中大量的低溫熱能，通過(guò)壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮?，是一種節能高效的熱泵技術(shù)?？諝庠礋岜迷谶\行中，蒸發(fā)器從空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，工質(zhì)蒸氣經(jīng)壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過(guò)永久黏結在貯水箱外表面的特制環(huán)形管冷凝器冷凝成液體時(shí)，釋放出的熱量傳遞給了空氣源熱泵貯水箱中的水，冷凝后的傳熱工質(zhì)通過(guò)膨脹閥返回到蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復。

空氣源熱泵工作原理與太陽(yáng)能供熱不同之處 空氣源熱泵的供熱原理與傳統的太陽(yáng)能供熱截然不同，空氣源熱泵以空氣、水、太陽(yáng)能等為低溫熱源，空氣源熱泵是以電能為動(dòng)力從低溫側吸取熱量來(lái)加熱生活用水，熱水通過(guò)循環(huán)系統直接送入用戶(hù)作為熱水供應或利用風(fēng)機盤(pán)管進(jìn)行小面積采暖?？諝庠礋岜帽粡V泛用于學(xué)校宿舍、酒店、洗浴中心等場(chǎng)所，除此之外，空氣源熱泵工作原理也被用于空調技術(shù)。 [詳情點(diǎn)擊]

原理：
地球表面淺層水源（一般在1000 米以?xún)龋?，如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太?yáng)進(jìn)入地球的相當的輻射能量，并且水源的溫度一般都十分穩定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過(guò)輸入少量高品位能源（如電能），實(shí)現低溫位熱能向高溫位轉移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來(lái)，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過(guò)水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。 [詳情點(diǎn)擊]

水源熱泵和地源熱泵都是從地位熱源的選取來(lái)定義的，水源熱泵通常指地位熱源來(lái)源于地表水、地下水、海水、污水；地源熱泵有時(shí)也被稱(chēng)為水源熱泵。定義的角度不一樣，叫法也就不一樣。采用冷卻塔散熱的系統不能稱(chēng)為水源熱泵，直埋地下的如果采用的是打井的方式，利用井水應該稱(chēng)為水源熱泵。否則為土壤源熱泵。

原理：
地源熱泵是一種利用淺層地熱資源（也稱(chēng)地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節能空調設備。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現由低溫位熱能向高溫位熱能轉移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來(lái)，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來(lái)，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量，用戶(hù)可以得到4kWh以上的熱量或冷量。 [詳情點(diǎn)擊]

原理：
雙源熱泵系統就是在制冷和制熱時(shí)分別采用兩種傳熱介質(zhì)（氟里昂和水）通過(guò)兩套各自獨立的管路系統實(shí)現制冷或制熱目的的空調系統，它結合了傳統水系統中央空調和氟系統中央空調的優(yōu)點(diǎn)，夏季采用氟系統制冷，而冬季采用熱水系統供熱，彌補了氟系統在制熱時(shí)因環(huán)境溫度變化而造成的效果波動(dòng)和衰減的缺陷，日漸成為一些城市高檔樓盤(pán)的空調新寵。[詳情點(diǎn)擊]
優(yōu)勢：
 雙熱源熱泵熱水機組是利用空氣和水作為低溫熱源，通過(guò)電能驅動(dòng)，不斷從低溫熱源中吸收熱量并釋放到高溫熱水中的熱泵設備。雙熱源機組既擁有了水源熱泵的能源利用率高，又擁有了空氣源熱泵的適用范圍廣的雙重優(yōu)點(diǎn)。雙熱源熱泵機組結構緊湊、重量輕、體積小、安裝方便。 [詳情點(diǎn)擊]
太陽(yáng)能助推式熱泵是熱泵與太陽(yáng)能技術(shù)結合使用的一種熱泵技術(shù)。
水源熱泵是利用一定溫度的水源（20℃以上）作為熱源以制冷劑為媒介，將水源中的熱量吸收后經(jīng)壓縮機壓縮制熱，通過(guò)熱交換器與冷水交換熱量以達到取暖和制取熱水的目的，水源熱泵必須有一定溫度和流量的水源
空氣源熱泵以水源熱泵類(lèi)似方法從空氣獲得熱量來(lái)加熱水。三種熱泵中，空氣源熱泵受到的條件限制最小，發(fā)展空間最大。

法國科學(xué)家薩迪.卡諾（Sadi karnot）在 1824年首次以論文提出“卡諾循環(huán)”理論，這成為熱泵技術(shù)的起源。

英國科學(xué)家開(kāi)爾文（L.Kelvin）提出，冷凍裝置可以用于加熱，將逆卡諾循環(huán)用于加熱的熱泵設想。他第一個(gè)提出了一個(gè)正式的熱泵系統，當時(shí)稱(chēng)為“熱量倍增器”。之后許多科學(xué)家和工程師對熱泵進(jìn)行了大量研究，研究持續80年之久。

瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設備用于供暖，這是早期的水源熱泵系統，也是世界上第一套熱泵系統。

家用熱泵和工業(yè)建筑用的熱泵開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，熱泵進(jìn)入了早期發(fā)展階段。

熱泵工業(yè)進(jìn)入了黃金時(shí)期，世界各國對熱泵的研究工作都十分重視。諸如國際能源機構和歐洲共同體，都制定了大型熱泵發(fā)展計劃，熱泵新技術(shù)層出不窮，熱泵的用途也在不斷的開(kāi)拓，廣泛應用于空調和工業(yè)領(lǐng)域，在能源的節約和環(huán)境保護方面起著(zhù)重大的作用。

隨著(zhù)“能源危機 ”出現，燃油價(jià)格忽升，經(jīng)過(guò)改進(jìn)發(fā)展成熟的熱泵以其高效回收低溫環(huán)境熱能，節能環(huán)保的特點(diǎn)，重新登上歷史舞臺，成為當前最有價(jià)值的新能源科技。

從2001年熱泵起步開(kāi)始，經(jīng)過(guò)5年的培育，中國熱泵行業(yè)開(kāi)始從導入期轉入成長(cháng)期。熱泵行業(yè)快速發(fā)展，一方面得益于能源緊張使得熱泵節能優(yōu)勢越來(lái)越明顯，另一方面與多方力量的加入推動(dòng)行業(yè)技術(shù)創(chuàng )新有很大關(guān)系。

熱泵應用將處于高速發(fā)展的上升階段，作為節能減排的技術(shù)，熱泵技術(shù)前景廣闊，會(huì )有越來(lái)越多的國家及政府、企業(yè)意識到熱泵可以帶來(lái)的節能及環(huán)保效益，市場(chǎng)數據也表明未來(lái)發(fā)展趨勢良好。各個(gè)國家及地區的實(shí)際情況不同，因此關(guān)注的熱泵技術(shù)不同，在換熱器、熱泵機組、系統控制優(yōu)化及低溫環(huán)境應用等各方面都有研究?？傮w來(lái)說(shuō)，地源熱泵和空氣源熱泵的高效應用仍是各國關(guān)注的目標，也是未來(lái)熱泵技術(shù)研究的重要方向之一。
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