熱泵原理:将低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置-中文百科頻道

簡介

通常用于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，或者是從工業生産設備中排出的工質，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緻的，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，将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，按制冷工況運行，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，先将換向閥轉向熱泵工作位置，于是由壓縮機排出的高壓制冷劑蒸汽，經換向閥後流入室内蒸發器（作冷凝器用），制冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，将室内空氣加熱，達到室内取暖目的，冷凝後的液态制冷劑，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，将外界空氣（或循環水）中的熱量“泵”入溫度較高的室内，故稱為“熱泵”。上海冰箱廠生産的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，其溫度均高于蒸發溫度t0）中取得Q0kcal/h的熱量，消耗了機械功ALkcal/h，而向高溫熱源（室内取暖系統）供應了Q1kcal/h的熱量，這些熱量之間的關系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産生機械功的，而熱泵是靠消耗機械功将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；熱機循環的能量指标----熱量轉換系數φ=Q1╱AL，故φ=1╱η。η值總是小于1的，故φ值是大于1的。

若制冷機與熱泵具有兩個相同的熱源溫度，則它們之間的關系為：φ=Q1╱AL=（Q0+AL）╱AL=ε+1，ε是制冷機的制冷系數。由此可看出，熱量轉換系數的最小值是φ=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，蒸發器内部的工質吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機将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，如此反複循環工作，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，正好适合人們洗浴，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産品，在制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，改變制冷劑的流動方向，空調器就能制熱。壓縮機排出的高溫高壓蒸汽狀的制冷劑流向保溫水箱裡的冷凝器，将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，向保溫水箱内自來水傳遞，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。