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(jī)械設(shè)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(guó)制冷網(wǎng)（微信號(hào)：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(zhuǎn)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(jī)械設(shè)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(jī)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(dāng)常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經(jīng)節(jié)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(nèi)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(jī)中，又重復(fù)下一個(gè)制冷循環(huán)。

熱泵系統(tǒng)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(diào)器中，為了充分發(fā)揮它的效能，在夏季空調(diào)降溫或在冬季取暖，都是使用同一套設(shè)備來(lái)完成的。在冬季取暖時(shí)，將空調(diào)器中的蒸發(fā)器與冷凝器通過(guò)一個(gè)換向閥來(lái)調(diào)換工作，如圖。

由圖中可看出，在夏季空調(diào)降溫時(shí)，按制冷工況運(yùn)行，由壓縮機(jī)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(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器中吸熱，將室內(nèi)空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后被壓縮機(jī)吸入，這樣周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)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(jié)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(duì)地球大氣臭氧有破壞作用，為了保護(hù)地球的生態(tài)環(huán)境，除了提高熱泵的制冷系數(shù)，有效利用能源以外，各國(guó)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(yīng)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?zé)崮埽ㄟ^(guò)壓縮機(jī)的壓縮變?yōu)楦邷責(zé)崮?，是一種節(jié)能高效的熱泵技術(shù)?？諝庠礋岜迷谶\(yùn)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(jī)壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過(guò)永久黏結(jié)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(fù)。

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(tǒng)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?zé)嵩?，空氣源熱泵是以電能為?dòng)力從低溫側(cè)吸取熱量來(lái)加熱生活用水，熱水通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)直接送入用戶(hù)作為熱水供應(yīng)或利用風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)行小面積采暖。空氣源熱泵被廣泛用于學(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(diào)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)?nèi)），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)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(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)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(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季，則是通過(guò)水源熱泵機(jī)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(tǒng)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(yīng)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?zé)豳Y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(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)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(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)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(tǒng)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(dú)立的管路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷或制熱目的的空調(diào)系統(tǒng)，它結(jié)合了傳統(tǒng)水系統(tǒng)中央空調(diào)和氟系統(tǒng)中央空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，夏季采用氟系統(tǒng)制冷，而冬季采用熱水系統(tǒng)供熱，彌補(bǔ)了氟系統(tǒng)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(diào)新寵。[詳情點(diǎn)擊]
優(yōu)勢(shì)：
 雙熱源熱泵熱水機(jī)組是利用空氣和水作為低溫?zé)嵩矗ㄟ^(guò)電能驅(qū)動(dòng)，不斷從低溫?zé)嵩粗形諢崃坎⑨尫诺礁邷責(zé)崴械臒岜迷O(shè)備。雙熱源機(jī)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(jī)組結(jié)構(gòu)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(jié)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(jī)壓縮制熱，通過(guò)熱交換器與冷水交換熱量以達(dá)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(guó)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(guó)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(shè)想。他第一個(gè)提出了一個(gè)正式的熱泵系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為“熱量倍增器”。之后許多科學(xué)家和工程師對(duì)熱泵進(jìn)行了大量研究，研究持續(xù)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(shè)備用于供暖，這是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一套熱泵系統(tǒng)。

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(guó)對(duì)熱泵的研究工作都十分重視。諸如國(guó)際能源機(jī)構(gòu)和歐洲共同體，都制定了大型熱泵發(fā)展計(jì)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(yīng)用于空調(diào)和工業(yè)領(lǐng)域，在能源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)方面起著重大的作用。

隨著“能源危機(jī) ”出現(xiàn)，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(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，重新登上歷史舞臺(tái)，成為當(dāng)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(guó)熱泵行業(yè)開(kāi)始從導(dǎo)入期轉(zhuǎn)入成長(zhǎng)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(jié)能優(yōu)勢(shì)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(yīng)用將處于高速發(fā)展的上升階段，作為節(jié)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(guó)家及政府、企業(yè)意識(shí)到熱泵可以帶來(lái)的節(jié)能及環(huán)保效益，市場(chǎng)數(shù)據(jù)也表明未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)良好。各個(gè)國(guó)家及地區(qū)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(jī)組、系統(tǒng)控制優(yōu)化及低溫環(huán)境應(yīng)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(yīng)用仍是各國(guó)關(guān)注的目標(biāo)，也是未來(lái)熱泵技術(shù)研究的重要方向之一。
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