热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出能用的高品位热能的设备。热泵是把热量从低温端送向高温端的节能的新装置。它由蒸发器、空气压缩机、冷凝器等部分组成，利用少量的工作能源，以吸收和压缩的方式，把一特定环境中低温而分散的热聚集起来，使之成为有用的热能。
热泵系统主要由四部份构成，分别是压缩机、散热盘管（俗称冷凝器）、膨胀阀、吸热盘管（俗称蒸发器）。
其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器里从低温热源（例如冷冻水）吸热并气化。然后压缩机抽取蒸发器里气化后的制冷剂气体并压缩到冷凝器内，此时制冷剂气体变成高温高压气体。该高温高压气体在冷凝器内被高温热源（例如冷却水）冷却凝结成液体，变成高温高压液体制冷剂。再经节流阀截流成低温低压液态制冷剂。如此就完成一个制冷循环。 对于一台分体式热泵空调来说，夏天制冷时就是把冷凝器放在室外，而把蒸发器放在室内。运行时就把室内的热量输送到了室外。而冬季则把蒸发器放在室外，把冷凝器放在室内，这样就把室外的热量输送到了室内。当然我们不会换季时去拆装设备了，而是通过体格转换阀使蒸发器和冷凝器换位的。
热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。
热泵工作原理图：
现在我国主要利用三种热泵技术，分别是水源热泵，地缘热泵，以及空气源热泵。
水源热泵从16℃的井水中提取热，经电力压缩机对循环的工质做工，可以达到输出热水温度52℃，而其输出热量与输入电功率之比为3.51，比直接用电采暖节省电力72％。这种热水可以利用风机盘管向房间供暖。夏季，又可利用同一装置制冷，做到一机多用，即节省初投资，又节省运行费。在有条件提供地下水源的情况下，是一种理想的节能系统装置。但在大部分城市地区，由于受到水源开采的限制，实际推广工程中难度很大。
另一类热泵是以空气为热源，理论上可以不受资源限制，在任何地区运用。大部分的冷暖空调就是这种产品，它供热是通过直接产生热风或产生45℃热水后再产生热风实现的。但是空气源热泵在寒冷气候下，由于蒸发温度低，压缩机入口压力降低，工质比重增大，因而阻力加大，压缩机的吸气量就变小，如果仍要求与传统机组同样的冷凝温度，则会导致压缩比重大，会使压缩机过热，甚至烧坏，至少是不能稳定运行。
为此，国内有些厂家在出风口加电补热，有些在水系统的回水管加补热器，国外有些用燃油、燃气为蒸发器补热，或用变频手段在寒冷天气使压缩机加速运转，同时喷液等等，这些做法或是使热泵效率降得很低，或是使其结构复杂化而造价提高，应该说这些技术路线都不理想。
水源热泵技术的应用
环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，开发利用天然冷、热源能够为空调带来节能和环保双重效益，因而越来越受到人们的重视，水源（地温）热泵系统正是同时具备这些要求的一种中央空调技术。
水源（地温）热泵利用地表水作为冷热源，夏季水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，冬季水体温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。在利用水源（地热）热泵时应注意以下几个方面：
在采用水源热泵技术时，前期的水文分析尤为重要，必须根据地下水源实际情况，进行可行性的研究分析。适用的原则：水量充足、水温适当、水质良好、供水稳定、回灌可靠。因此，前期的认真、科学的水文地质勘探工作是非常必要的。
水源热泵中央空调主机，是冷热源的核心，它的质量好坏直接影响整个系统的可靠性和使用效果。建议选用国内外有良好信誉的厂家，尤其是技术质量优、生产历史久、售后服务好的知名品牌。
众所周知，水源热泵空调的能效比（COP值，约等于输出功率／输入电功率）高于常规空调，但也有极限，一般在46，但国内某些厂家标称其热泵机组能效比可达到7、8之多，甚至少数还有11、12。这是不符合实际、不科学的，是对用户的极端不负责任，是一种欺骗行为。
水源热泵的关键技术在于水井。水井的成井工艺极为重要，必须要求是大口径钢制管井。法国CIAT在水井方面有独到的技术和经验，在实际使用时可比传统方式节省部分井水用量，并能够成功实现同抽同灌。
由于水源热泵中央空调系统使用率极高，因此对设备的性能、质量要求也比较高，各种辅助设备和材料的合理匹配也是获得良好效果的基础。CIAT的一贯作风是施工中保持较高的工程水平，选用优质设备材料，将工程做成展示、宣传窗口，为业主带来更佳的社会效益。
中央空调系统是一项长期使用、可靠性要求高的工程，必须可以长期可靠运行，保证使用效果。在设计和施工中首要考虑的是严把质量关，确保工程的质量，并符合国家相关标准和规范的要求，无论方案设计还是设备选用、工程施工、打井回灌等各个环节都必须围绕着这个中心进行。
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