空气源热泵原理及关键技术分析，看完后你就明白了。

首先，什么是热泵？它是一种能够从自然界的空气、水或土壤中获得低品位热能，并通过电力工作提供高品位热能的装置。简单地说，热泵是“处理”自然界的能量，提供我们需要的技术，如加热。

根据能源（热源）的不同，热泵可分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵等。空气源热泵以其各种优点，被广泛认为是未来最具发展潜力的新能源技术之一。
热泵工作原理
 

190年前，法国工程师尼古拉·伦纳尔·萨迪·卡诺在加热器和冷凝器之间建立了一个理想的循环：气缸与加热器相连，气缸中的工作物质水和饱和蒸汽与加热器温度相同，气缸中的蒸汽缓慢膨胀，使蒸汽和水在整个过程中处于热平衡。然后将气缸与加热器隔离，蒸汽保温膨胀到与冷凝器温度相同的温度。然后活塞缓慢压缩蒸汽，气缸与冷凝器分离一段时间，进行保温压缩，直到恢复原状态。
这个循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，后来被称为“卡诺循环”。

逆卡诺循环是卡诺循环的逆过程。低温时做功吸热，高温时做负功放热，将功转化为热。这也是包括空气源热

泵在内的所有热泵的工作原理。同时，这也是我们日常生活中常见的空调、冰箱等制冷系统的工作原理。逆卡诺循环还包括四个步骤，都是可逆过程:绝热膨胀，系统在这个过程中对环境工作，冷却；等温膨胀，在这个过程中，系统从低温环境中吸收热量，同时对环境进行与热量相等的工作；绝热压缩，在这个过程中，系统对环境进行负功和加热；等温压缩，系统恢复原状，在这个过程中，系统向高温环境释放热量，同时环境对系统进行与热量相等的工作，即负功。

以空气源热泵应用于加热（水地板加热）为例，热泵机组设备设置吸热介质-制冷剂，液化状态低于零下20℃，与外部温度有温差，制冷剂可吸收外部热能，蒸发器内蒸发蒸发，通过热泵机组压缩机工作提高制冷剂温度，然后通过冷凝器使制冷剂从蒸发状态转化为液化状态，在转化过程中，释放大量热量，传递给水箱储备水，提高水温，达到加热水的目的。之后，制冷剂通过膨胀阀节流，再次变成低温液体，运输到蒸发器进行下一个循环。
理论上，只要制冷剂的液化温度值与环境温度之间存在温差，就能吸收热量。然而，在实际应用过程中，它也受到许多因素的限制。
 

热泵的关键技术
 

从空气源热泵的工作原理中，我们可以找到几个关键词：制冷剂、蒸发器、压缩机、冷凝器、热交换器、膨胀阀等。这也是热泵机组的几个关键部件。我们对制冷剂并不陌生，最常见的是氟利昂，它曾经与臭氧层的破坏有关。制冷剂的作用是通过自身物理特性在封闭系统中的变化来吸收和释放温度。目前，空气源热泵机组中最常见的制冷剂是二氟一氯甲烷，即R22、R410a、R134A、R407c等四种。制冷剂的选择是无毒、不爆炸、对金属和非金属无腐蚀、不燃烧、泄漏易检测、化学稳定、对润滑油无破坏性、蒸发潜热高、对环境无害。
压缩机是热泵机组的“心脏”。理想的热泵压缩机能在最低-25℃左右的寒冷环境中稳定运行，冬季能提供55℃以上甚至60℃的热水。在反应压缩机性能方面，必须提到喷气焓技术。

喷气增焓系统是由喷气增焓压缩机、喷气增焓技术和高效过冷却器组成的一种新型系统。这三种技术的结合可以提供高效的性能，是一个有机的整体。喷气增焓压缩机采用两级节流中间喷气技术，采用闪蒸机分离气液，达到增焓效果。它通过中低压时压缩时喷气混合冷却，然后在高压时正常压缩，提高压缩机的排气量，达到在低温环境下提高加热能力的目的。高效过冷却器在整个系统中也起着关键作用。一方面，主循环回路制冷剂在节流前过冷，增加焓差；另一方面，电子膨胀阀降压后，对辅助回路中的低压低温制冷剂进行适当预热（该制冷剂将由压缩机中间引入，直接参与压缩），以实现适当的中压，并提供给压缩机进行二次压缩。
 

喷气焓压缩机由谷轮提出，广泛应用于涡旋压缩机。2013年，美芝突破了结构限制，旋转压缩机也采用了喷气焓。在超低温空气源热泵机组中，喷气焓技术具有重要意义。
 

可以看出，每个部件的质量和效率都非常重要，但作为一种清洁能源技术，决定空气源热泵工作效率的不是某一部分的优缺点，而是每个部件之间的最佳设计组合，以实现最高的COP值。
 

例如，假设在北方霜冻地区，空气源热泵配备了世界上最先进的压缩机，可以确保机组在零下十度的环境中启动加热，但如果运行一段时间后，由于除霜技术不智能，可能导致室内加热温度非常不平衡，甚至直接停止加热。因此，越来越多的企业深刻认识到系统思维在热泵生产和应用中的必要性和重要性。
 

此外，考虑到消费者在使用空气源热泵加热时的整体舒适性，机组在降低风机运行噪音方面也非常重要。
 

热泵的相对优势
 

空气源热泵机组的热效率一般为300%-500%。按温升40℃计算，每吨热水耗电量约为9-15度。普通的电加热方式需要52度的电能消耗-节能和节约使用成本是空气源热泵加热的重要优势，也是消费市场的主要吸引因素。
 

就目前空气源热泵的平均市场价格而言，其初始投资成本高于燃油和燃气锅炉。但由于其特殊的节能效果，成本一般在一年半内收回。锅炉等其他加热方式的使用寿命一般为8-10年，而热泵机组的使用寿命可达15年。

与燃气等其他供暖方式相比，空气源热泵在安全性、综合成本、使用寿命和使用条件限制方面具有明显优势。特别是一套空气源热泵系统既能满足冬季供暖需求，又能满足夏季空调制冷需求；使用的能源是最受欢迎的电力。相比之下，燃气炉受到供气量、供气管网等诸多限制。；而且，从环保的角度来看，燃气炉还是有二氧化碳排放的，消耗的是可以用于其他用途的高品位能源，而空气源热泵消耗的是电力。

虽然我国大部分电力来自非清洁能源煤炭，但随着核电、风电、太阳能发电和水电的进一步发展，我国的电力将越来越清洁。另一方面，就目前的应用情况而言，空气源热泵最大的缺点是其制热能效比随着热源侧（室外环境）温度的下降而下降。理论上，当室外温度降至零下25度时，大多数空气源热泵机组的能效比在180%左右，能效状况并不理想。但目前市场上专门针对寒冷地区的超低温空气源热泵机组已能在零下15度以上的环境下实现300%以上的能效比，大大拓宽了空气源热泵供热系统的应用范围。
 

综合分析，虽然存在一定的缺陷和限制，但空气源热泵作为独立加热系统的热源，具有巨大的优势和广阔的发展前景。