热泵工作原理及特点
一、 热泵的工作原理
作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提成高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸气压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成：
压缩机 起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；
蒸发器 是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；
冷凝器 是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；
膨胀阀或节流阀 对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。
制冷模式
汽液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风
机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循
环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将
冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地
水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下
的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形
式为房间供冷。
供热模式
在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换
向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收
地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷
媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在
冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风
机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热
量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形
式向室内供暖。
二、热泵的特点
节能分析
热泵是一种节能设备，但节能性能的优劣需要有评价的指标。热泵机组的效率在供暖模式通
过COP来表示，在制冷模式下用能量效率比（EER）来表示，它是输出能量与输入能量（电能）之
比，目前的水源、地源热泵基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产
生4个单位的热能。具体的计算公式如下:
环保性能
热泵主要利用自然界的低温可再生能源变为高温的能源，除了具有节能意义外，还具有环保
意义。根据调查，热泵与燃油锅炉相比，在向暖通空调用户供应相同热量的情况下，可以节约
40%的一次能源，CO2的排放量约可减少68%，SO2排放量约可减少93%，NO2排放量约可减少73%，
这可以大大改善城市大气污染问题。同时，对城市内的排热量约可减少77%，又可以大大缓解城市
热岛现象。
经济效益
地源、水源热泵除了具有节能与环保意义外，更重要的是它与传统的几种供暖方式相比还表
现出潜在的经济效益。根据北京现有实际热泵工程（包括地下钻井施工、热泵机组、建筑物供暖
管网、末端散热器等）测算，水源热泵系统初投资为300~400元/ m2；土壤源热泵系统初投资约
为350~450元/ m2，初投资比目前常规（仅用于采暖）的燃煤锅炉房供暖系统高出1~3倍，比热电
联产集中供热系统高出34%~150%。这种比较均未计算传统供热方式输送基础设施投资，也未量化
计算地源热泵系统除供暖外，还能制冷，提供新风、生活热水带来的成本节约。
根据北京市统计信息咨询中心对采用地源热泵系统的11个项目的运行费用分析报告，在供暖
、供冷、供热水、新风的情况下，单位面积费用支出从9.48~28.85元不等，其中63%的项目低于燃
煤集中供热的采暖价格，全部被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格。
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