熱泵原理

熱泵(Heat Pump)是一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。來實現製冷和供暖。通常用於熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質——空氣、河水、海水，城市污水，地表水，地下水，中水，消防水池，或者是從工業生產設備中排出的工質，這些工質常與周圍介質具有相接近的溫度。

基本介紹

• 中文名：熱泵原理
• 外文名：Heat Pump
• 所屬行業：機械工程類
• 作用：將低溫熱源熱能轉移到高溫熱源

簡介

通常用於熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質——空氣、河水、海水，城市污水，地表水，地下水，中水，消防水池，或者是從工業生產設備中排出的工質，這些工質常與周圍介質具有相接近的溫度。熱泵裝置的工作原理與壓縮式制冷機是一致的，在小型空調器中，為了充分發揮其效能，夏季空調降溫或冬季取暖，都是使用同一套設備來完成。冬季取暖時，將空調器中的蒸發器與冷凝器通過一個換向閥來調換工作。

在夏季空調降溫時，按製冷工況運行，由壓縮機排出的高壓蒸汽，經換向閥（又稱四通閥）進入冷凝器；在冬季取暖時，先將換向閥轉向熱泵工作位置，於是由壓縮機排出的高壓製冷劑蒸汽，經換向閥後流入室內蒸發器（作冷凝器用），製冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，將室內空氣加熱，達到室內取暖目的，冷凝後的液態製冷劑，從反向流過節流裝置進入冷凝器（作蒸發器用），吸收外界熱量而蒸發，蒸發後的蒸汽經過換向閥後被壓縮機吸入，完成制熱循環。這樣，將外界空氣（或循環水）中的熱量“泵”入溫度較高的室內，故稱為“熱泵”。上海冰櫃廠生產的CKT一3A型窗式空調器，就是一種熱泵式空調器。

在熱泵循環中，從低溫熱源（室外空氣或循環水，其溫度均高於蒸發溫度t0）中取得Q0kcal/h的熱量，消耗了機械功ALkcal/h，而向高溫熱源（室內取暖系統）供應了Q1kcal/h的熱量，這些熱量之間的關係是符合熱力學第一定律的，即Q1=Q0+ALkcal/h

如果不用熱泵裝置，而用機械功所轉變成的熱量（或用電能直接加熱高溫熱源，則所得的熱量為ALkcal/h，而用熱泵裝置後，高溫熱源（取暖系統）多獲得了熱量：Q1-AL=Q0，kcal/h

此一熱量是從低溫熱源取得的，如果不用熱泵裝置，就無法取得這一熱量。故用熱泵裝置旨可節省燃料，又可利用餘熱。

熱泵的工作循環與熱機的工作循環正好相反，熱機是利用高溫熱源的能量來產生機械功的，而熱泵是靠消耗機械功將低溫熱源的熱量轉移到高溫物體中去。

若熱泵與熱機具有兩個相同的熱源溫度，則熱機循環的熱效率η=AL╱Q1；熱機循環的能量指標----熱量轉換係數φ=Q1╱AL，故φ=1╱η。η值總是小於1的，故φ值是大於1的。

若制冷機與熱泵具有兩個相同的熱源溫度，則它們之間的關係為：φ=Q1╱AL=（Q0+AL）╱AL=ε+1，ε 是制冷機的製冷係數。由此可看出，熱量轉換係數的最小值是ε=1，在此極限情況下Q0=0，即沒有從低溫熱源吸取熱量。

基本原理

熱泵熱水器的基本原理：它主要是由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、電子膨脹閥和電子自動控制器等組成。接通電源後，軸流風扇開始運轉，室外空氣通過蒸發器進行熱交換，溫度降低後的空氣被風扇排出系統，同時，蒸發器內部的工質吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機將這種低壓工質氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，被水泵強制循環的水也通過冷凝器，被工質加熱後送去供用戶使用，而工質被冷卻成液體，該液體經膨脹閥節流降溫後再次流入蒸發器，如此反覆循環工作，空氣中的熱能被不斷“泵”送到水中，使保溫水箱裡的水溫逐漸升高，最後達到55℃左右，正好適合人們洗浴，這就是空氣源熱泵熱水器的基本工作原理。

壓縮機出氣為高溫高壓氣體，經冷凝器換熱變為高壓低溫汽液混合物，失去的熱量由熱水帶走為用戶供熱，經儲液罐和膨脹閥變為低壓低溫氣體進入蒸發器蒸發吸熱，吸收外界低品位的熱能（可以是江河、湖泊、地下水、地下土壤層、空氣等即我們所說的水源、地源、空氣源熱泵），最後蒸發器出來的低壓氣體進入壓縮機完成循環。

熱泵制熱原理

熱泵熱水器是空調器的演變產品，在製冷系統中裝上電磁四通閥(又稱換向閥)，通過四通閥的切換方向，改變製冷劑的流動方向， 空調器就能制熱。壓縮機排出的高溫高壓蒸汽狀的製冷劑流向保溫水箱裡的冷凝器，將熱量傳給通過水箱的自來水，然後通過膨脹閥節流降壓，在室外熱泵主組的蒸發器中蒸發吸熱，用工質吸收室外空氣中的熱量。熱泵熱水器就是這樣吸收室外空氣中的熱量，向保溫水箱內自來水傳遞，它比單純用電加熱器制熱更能省電、快速、安全，且室外熱能潛力無限大。

熱泵製冷原理

在夏季空調降溫時，按製冷工況運行，由壓縮機排出的高壓蒸汽，經換向閥(又稱四通閥)進入冷凝器，製冷劑蒸汽被冷凝成液體，經節流裝置進入蒸發器，並在蒸發器中吸熱，將室內空氣冷卻，蒸發後的製冷劑蒸汽，經換向閥後被壓縮機吸入，這樣周而復始，實現製冷循環。

空氣源熱泵

空氣源熱泵循環式三聯供機組是一種利用空氣作為冷(熱)源，對室內空間提供空調、採暖與生活熱水等多功能的空調熱水器設備。
空氣源熱泵循環式三聯供機組共有五種運行模式。夏季可運行製冷與製冷加熱水模式；冬季可運行採暖與採暖加熱水模式；過度季節可單獨運行熱水模式，從而實現全年對居住環境提供降溫、除濕、採暖與生活熱水。當機組運行在製冷加熱水模式時可實現全熱回收，雙向能效比合計高達7.0以上，生活熱水完全免費。