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热泵技术介绍

一、热泵知识

1．热泵概念

热泵技术问世已有上百年，可以追朔到1912年瑞士的

一个专利。

“热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词而得来。水泵的通常

作用是把水从低处抽送到高处的一种设备，而热泵是将低品

位的热能转化成高品味热能的一种设备。那么，低品位能量

是指温度比较低的能量，高品味就是指温度比较高的能量。

比如说，1立方水从20℃降到10℃所放出的能量与同样的1

立方水从80℃降到70℃所放出的能量是完全相同的,但区别

在于后者品味高,可以直接利用,而前者属于低品位的能量不

可以直接利用。

通常情况下，热可自行由高温物体传递给低温物体。与

此同时，按照热力学第二定律，通过消耗机械功可以使热从

低温物体传递给高温物体。

一般情况下，热泵采用电能驱动，从低温热源中吸取热

量，并将其传输给高温热源以供使用，传输到高温热源中的

热量不仅大于所消耗的能量，而且大于从低温热源中吸收

的能量，在标准工况下，系统消耗一个单位的能量，从低温

热源中提取二个单位的能量，合在一起输出三个单位的能

-1-

量。热泵系统主要由四部分构成，分别是压缩机，散热盘管

（俗称冷凝器）、膨胀阀、吸热盘管（欲称蒸发器）。和冰箱

一样，热泵也是利用压缩机压缩制热后，把外界的热量源源

不断的聚集到热泵主机上的加热盘管上，再经过高科技的导

热材料使储水器中的水温迅速上升。热水经循环管路送入终

端用户室内以供采暖和生活热水。

热泵的性能一般用能效比（COP）来评价。能效比的定

义为：由低温物体传到高温物体的热量与所需的动力之比。

通常热泵的能效比3～4，也可以达到5左右。

2．热泵技术分类：

热泵技术从应用形式可分为空气源热泵、地源热泵、水

源热泵三种，而其中水源热泵又根据水源形式分为井水源热

泵，海水源热泵，城市污水源热泵，油田回注污水及工业冷

却循环水热泵等形式，各种形式的热泵有各自的优缺点。

⑴空气源热泵

空气源热泵是一种以室外空气为热源的热泵，设备通过

和室外空气进行热交换，将室外的低温空气能量回收，供室

内采暖的一种热泵形式。家庭常用的分体空调就属于这种形

式，在南方大规模应用的风冷机组也是属于这种情况。

优点：由于这种空气源热泵换热的媒介是空气，随处可

得，所以其应用不会受到地区的限制，而且安装工艺不复杂，

目前已在空调领域得到了较广泛的应用。

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缺点：空气源热泵与空气的换热效率很低，特别是冬季

室外空气温度很低的时候效率更低，通常的效率在2左右，

比电加热节省一半费用。但是随着空气温度逐步降低，效率

也逐渐下降，当室外空气温度在-7℃以下时，基本比电加热

的费用还要高，所以这种热泵不适合在北方的采暖中使用。

更通俗一点来说，空气源热泵的作用是夏季把室内热量搬出

去，冬季把热量搬到室内来。那么，在很冷或很热的环境中，

它能发挥的作用与实际需要刚好相反。因为要在室内外空气

环境间转移热量，而室外越冷，能够向室内供应的热量越少；

室外越热，室内热量可能转移出来的也越少。所以说，在北

京及其以北地区，在很冷的气候环境中，靠空气源热泵供热

非常困难。

⑵地源热泵

地源热泵是从土壤中提取能量的热泵设备。通常在地下

进行垂直或水平方向埋管，通过管中载热介质（水或乙二醇

等溶液），从地下收集热量，再通过热泵系统把热量带到室

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内；夏季制冷时，系统逆向运行，通过热泵系统把室内热量

运送到地下岩土中，实现室内空气与土壤间的热量转移。这

种做法北欧比较多见，美国总统布什在他的得克萨斯州的官

邸中就安装了这种地源热泵空调系统。去年在国内，沈阳市

大规模应用了这种地源热泵。

优点：由于地表一定深度以下全年土壤温度稳定且约等

于年平均温度，可以分别在夏、冬两季提供相对较低的冷凝

温度和较高的蒸发温度。因而可以取得比空气源热泵更好的

节能效果，同时避免了空气源热泵用于低温条件下的效率低

下问题。其次，由于不直接抽取地下水，可以有效避免对地

下水资源的破坏。地源热泵保持了地下水源热泵利用大地作

为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作

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