正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區流向低溫區。但人們可以創造機器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。 　　

在運行中，蒸發器從周圍環境中吸取熱量以蒸發傳熱工質，工質蒸汽經壓縮機壓縮后溫度和壓力上升，高溫蒸氣通過冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給了儲水箱中的水。冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到蒸發器，然后再被蒸發，如此循環往復。　　

熱泵的工作原理和家用空調、電冰箱等的工作原理基本相同，通過流動媒體(以前一般為氟利昂，現在由替代氟利昂所代替)在蒸發器、壓縮機，冷凝器和膨脹閥等部品中的氣相變化(沸騰和凝結)的循環來將低溫物體的熱量傳遞到高溫物體中去。　　

具體工作過程如下：①過熱液體介質在蒸發器內吸收低溫物體的熱量，蒸發成氣體介質。②蒸發器出來的氣體介質經過液壓縮機的壓縮，變為高溫高壓的氣體介質。③高溫高壓的氣體介質在冷凝器中將熱能釋放給給高溫物體、同時自身變為高壓液體介質。④高壓液體介質在膨脹閥中減壓，再變為過熱液體介質，進入蒸發器，循環最初的過程。

熱泵的性能一般用能效比(COP)來評價。能效比的定義為由低溫物體傳 到高溫牧體的熱量與所需的動力之比。通常熱泵的能效比為3-4左右，也就是說，熱泵能夠將自身所需能 量的3到4倍的熱能從低溫物體傳送到高溫物體。現在歐美日都 在競相開發新型的熱泵。據報導新型的熱泵的能效比可6到8。如果這一數值能夠得到普及的話，這意味著能源將得到更有效的利用。熱泵的普及率也將得到驚人的提高。目前熱泵的最高出力溫度為100度左右。　

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環境，除了提高熱泵的能效比，有效利用能源以外，各國科學還致力于新型冷凍媒體的開發。目前已有替代氟利昂的介質得到應用。　　熱泵熱水系統包括熱泵主機和換熱儲水箱兩部分。熱泵主機部分包括風冷式蒸發器、壓縮機及膨脹閥；換熱儲水箱為內置冷凝盤管的儲熱水箱。冷媒(工質)在蒸發管內吸收環境空氣中的熱量，通過熱泵循環由冷凝盤管在水箱內釋放熱量，加熱水箱中的水。　

熱泵的系統一般由四部分組成：壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器。其工作過程為：低溫低壓的液態制冷劑（例如氟利昂），首先在蒸發器里從低溫熱源吸熱并氣化。然后壓縮機抽取蒸發器里氣化后的制冷劑氣體并壓縮到冷凝器內，此時制冷劑氣體變成高溫高壓氣體。該高溫高壓氣體在冷凝器內放熱給載體自身變成高溫高壓液體制冷劑。再經節流閥截流成低溫低壓液態制冷劑。如此就完成一個循環

熱泵空調里面有一個四通換向閥,在制冷工況下，室內熱交換器就是蒸發器，室外熱交換器就是冷凝器。冬季供熱的時候，四通換向閥切換，改變冷媒的流向，此時，室內熱交換器就是冷凝器，室外熱交換器就是蒸發器。由于冬季往外出冷風，換熱器要結霜，所以等結霜到一定程度時，四通換向閥再切換，空調變成夏季制冷工況，室外熱交換器得到熱量，化霜，化霜完畢后，四通閥再切換到制熱狀態。除霜時，為了防止向室內吹冷風，故室內機的風機停止運轉。　

熱泵是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統，它被形象的稱為“熱量倍增器”。目前在市場上廣泛出現的家用冷暖空調器上，就已經廣泛地應用了熱泵制熱，其能效比已高達3以上。那么，利用熱泵的原理來制取熱水，消耗一度電所獲得的熱水，比普通電熱水器消耗三度電所獲得的熱水還要多，這是傳統熱水器所不能企及的。 　　

本系統中風冷熱泵夏季運行，水供入蒸發器，蒸發器吸收水的熱量產生冷凍水，提供給除濕機，起制冷作用，制冷劑進入冷凝器放熱，由散熱風機將能量帶走到空氣中，冬季通過四通換向閥的作用，蒸發器吸收室外空氣的熱量，在冷凝器中放熱給水，產生熱水機組，提供除濕機，起加熱作用，如此往復循環。 　　

冬季室外的空氣溫度對熱泵的效率有很大的影響，溫度過低不利于熱泵的作用效率，所以一般輔助加熱方式，這里我們采用電加熱熱水器，制備出熱水，與熱泵機組產生的熱水有比例的混合，提供出恒溫的熱水，滿足空調設備的要求. 　　

整個系統通過室溫傳感器，溫度計，壓力表，流量計等輸出信號，采用比例積分法，自動控制水泵，機組的啟停，閥門的開啟程度，使機組變流量節能運行，保持設備的安全，提供出恒溫水源。熱泵在工作時，它本身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，通過傳熱工質循環系統提高溫度進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術可以節約大量高品位能源。

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