热泵的机理及分类
来源：
广东捷邦节能 日期：2019-06-08
热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象。
与制冷机相比：
相同点：都是按热机逆循环工作
不同点：工作温度范围不同
根据热力学第二定律，当以高位能作补偿条件时，热量是可以从低温物体转移到高温物体的。因而热泵循环中，为了向被加热的对象供热，就必须消耗功。
按工作原理，可以分为：
（1）蒸汽压缩式
通常在由压缩机、冷凝器、节流装置及蒸发器等部件组成的系统中进行循环，并通过工质的状态变化及相变实现低品位热能“泵”送至高品位的温度区。
（2）气体压缩式
与蒸汽压缩式热泵的区别在于这类热泵中工质始终以气态进行循环而不发生相变。
（3）蒸汽喷射式
以蒸汽喷射泵代替机械压缩机，其余工作原理同蒸汽压缩式。
吸收式 消耗较高品位的热能来实现将低品位的热能向高品位传送的目的。
热电式 利用破尔帖（Peltier）效应，即当直流电通过由两种不同导体组成的回路时，会在回路的两个连结端产生温差的现象。
化学热泵 利用化学反应吸收、吸附、浓度差等现象或化学反应等原理制成的热泵。目前尚处研究阶段。
按热源可分为：
按热源与供热介质的组合方式可分为：
空气-空气热泵
在该类热泵中，热源（制冷运行时为冷却介质）和用作供热（冷）的介质均为空气。可通过电机驱动和手动操作的换向阀来进行内部切换，以使被调空间获得热量或冷量。
在该系统中，一个换热盘管作为蒸发器而另一个作为冷凝器。在制热循环时，被调的空气流过冷凝器而室外空气流过蒸发器。工质换向后则成了制冷循环，被调空气流过蒸发器而室外空气流过冷凝器。
空气-水热泵
热泵型冷水机组的常见型式。制热与制冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向来实现。
水-空气热泵
热源为水（制冷运行时为冷源），用作供热（冷）的介质为空气。
水-水热泵
利用切换工质回路来实现制热或制冷运行。为了避免污染封闭冷水系统，需要间接地通过一个换热器来供水，或利用封闭回路的冷凝器水系统。
大地耦合式
利用土壤作为热源和冷却物。
热泵工质在埋于地下的盘管中直接膨胀的形式
压缩式热泵理论循环
蒸汽压缩式热泵的理论循环是在具有温差传热的两相区的逆卡诺循环基础上改造而成。
布雷顿循环
1844年美国高里(J.Gorrie)制造了利用空气作工质的气体压缩式制冷机。最早的空气制冷机是封闭的布雷顿循环。
布雷顿热泵理论循环应具有如下条件：
气体在压缩机与膨胀机中的压缩和膨胀过程都是等熵过程；
气体与被冷却物和加热物体之间必须在无温差情况下相互传热；
不计气体在高压热交换器与低压热交换器中流动阻力损失。
斯特林循环
1816年斯特林提出“外燃机”的专利，最初用于热机。
斯特林循环由两个等温和两个等容过程组成。理想的斯特林能够与同温范围内的逆卡诺循环具有同样的制热性能系数。
斯特林理论循环实现有一定的难度，主要在于：
活塞的运动应是间歇的，这是难以实现的；
回热器应是无阻力的，其换热效率应是100%;
与外部热源的热交换认为是无温差的理想过程。
吸收式热泵理论循环
与蒸汽压缩式热泵不同的是，压缩式热泵靠消耗机械功，而吸收式以消耗热能来完成
有溶液热交换器的吸收式热泵图示
蒸汽喷射式热泵理论循环
蒸气喷射式热泵同吸收式热泵一样，是靠消耗热能来提取低位热源中的热量进行供热的设备。它具有结构简单，价格低廉，操作方便，经久耐用等优点，但是热效率低。
热电式热泵
温差电热泵（又称热电热泵、珀尔帖热泵）是建立在珀尔帖效应的原理上的。当一块N型半导体（电子型）和一块型导体（空穴型）联结成电偶，在这个电路中接上一个直流电源，并流过电流时，就发生能量的转移，在一个接头上放出热量，而在另一个接头上吸收热量。这种现象叫做珀尔帖效应。
化学热泵
所谓化学热泵，广义来说是指利用化学现象的热泵。狭义来说则是指利用热化学反应的热泵。实际的化学热泵一般有三种型式。
与制冷机相比：
相同点：都是按热机逆循环工作
不同点：工作温度范围不同
根据热力学第二定律，当以高位能作补偿条件时，热量是可以从低温物体转移到高温物体的。因而热泵循环中，为了向被加热的对象供热，就必须消耗功。
按工作原理，可以分为：
（1）蒸汽压缩式
通常在由压缩机、冷凝器、节流装置及蒸发器等部件组成的系统中进行循环，并通过工质的状态变化及相变实现低品位热能“泵”送至高品位的温度区。
（2）气体压缩式
与蒸汽压缩式热泵的区别在于这类热泵中工质始终以气态进行循环而不发生相变。
（3）蒸汽喷射式
以蒸汽喷射泵代替机械压缩机，其余工作原理同蒸汽压缩式。
吸收式 消耗较高品位的热能来实现将低品位的热能向高品位传送的目的。
热电式 利用破尔帖（Peltier）效应，即当直流电通过由两种不同导体组成的回路时，会在回路的两个连结端产生温差的现象。
化学热泵 利用化学反应吸收、吸附、浓度差等现象或化学反应等原理制成的热泵。目前尚处研究阶段。
按热源可分为：
- 空气
- 地表水、地下水、城市自来水
- 土壤
- 太阳能
- 废热（水、气）
按热源与供热介质的组合方式可分为：
- 空气—空气热泵
- 空气—水热泵
- 水—水热泵
- 水—空气热泵
- 土壤—空气热泵
- 土壤—水热泵
- 往复活塞式
- 涡旋式
- 滚动转子式
- 螺杆式
- 离心式
空气-空气热泵
在该类热泵中，热源（制冷运行时为冷却介质）和用作供热（冷）的介质均为空气。可通过电机驱动和手动操作的换向阀来进行内部切换，以使被调空间获得热量或冷量。
在该系统中，一个换热盘管作为蒸发器而另一个作为冷凝器。在制热循环时，被调的空气流过冷凝器而室外空气流过蒸发器。工质换向后则成了制冷循环，被调空气流过蒸发器而室外空气流过冷凝器。
空气-水热泵
热泵型冷水机组的常见型式。制热与制冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向来实现。
水-空气热泵
热源为水（制冷运行时为冷源），用作供热（冷）的介质为空气。
水-水热泵
利用切换工质回路来实现制热或制冷运行。为了避免污染封闭冷水系统，需要间接地通过一个换热器来供水，或利用封闭回路的冷凝器水系统。
大地耦合式
利用土壤作为热源和冷却物。
热泵工质在埋于地下的盘管中直接膨胀的形式
压缩式热泵理论循环
蒸汽压缩式热泵的理论循环是在具有温差传热的两相区的逆卡诺循环基础上改造而成。
布雷顿循环
1844年美国高里(J.Gorrie)制造了利用空气作工质的气体压缩式制冷机。最早的空气制冷机是封闭的布雷顿循环。
布雷顿热泵理论循环应具有如下条件：
气体在压缩机与膨胀机中的压缩和膨胀过程都是等熵过程；
气体与被冷却物和加热物体之间必须在无温差情况下相互传热；
不计气体在高压热交换器与低压热交换器中流动阻力损失。
斯特林循环
1816年斯特林提出“外燃机”的专利，最初用于热机。
斯特林循环由两个等温和两个等容过程组成。理想的斯特林能够与同温范围内的逆卡诺循环具有同样的制热性能系数。
斯特林理论循环实现有一定的难度，主要在于：
活塞的运动应是间歇的，这是难以实现的；
回热器应是无阻力的，其换热效率应是100%;
与外部热源的热交换认为是无温差的理想过程。
吸收式热泵理论循环
与蒸汽压缩式热泵不同的是，压缩式热泵靠消耗机械功，而吸收式以消耗热能来完成
有溶液热交换器的吸收式热泵图示
蒸汽喷射式热泵理论循环
蒸气喷射式热泵同吸收式热泵一样，是靠消耗热能来提取低位热源中的热量进行供热的设备。它具有结构简单，价格低廉，操作方便，经久耐用等优点，但是热效率低。
热电式热泵
温差电热泵（又称热电热泵、珀尔帖热泵）是建立在珀尔帖效应的原理上的。当一块N型半导体（电子型）和一块型导体（空穴型）联结成电偶，在这个电路中接上一个直流电源，并流过电流时，就发生能量的转移，在一个接头上放出热量，而在另一个接头上吸收热量。这种现象叫做珀尔帖效应。
化学热泵
所谓化学热泵，广义来说是指利用化学现象的热泵。狭义来说则是指利用热化学反应的热泵。实际的化学热泵一般有三种型式。
- 蓄热型
- 增热型
- 升温型
标签：热泵机理
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