热泵（heat pump）是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是备受关注的新能源技术。不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”，热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。

热泵既可供暖，又可制冷，是通过输入少量高品位能源，实现热量由低温物体转移到高温物体的能量利用装置（像水泵使水从低处流向高处一样），它可以从环境中提取热量用于供热，也可以把室内的热量换出实现降温。在制冷工况下，低温低压的气态制冷剂经压缩机变成高压蒸气，经换向阀（又称四通阀）进入冷凝器，制冷剂蒸气冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸气经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸气经换向阀后流入室内蒸发器（作冷凝器用），制冷剂蒸气冷凝时放出的潜热将室内空气加热，达到室内取暖的目的，冷凝后的液态制冷剂反向流过节流装置进入冷凝器（作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发产生的蒸气经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。这样，将外界空气（或循环水）中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。

根据热力学第二定律，热量从低温传至高温是不自发的，必须消耗机械能。就供热系统而言，热泵的供热量却远大于它所消耗的机械能。例如，如果驱动热泵消耗的机械能为1 kW，则供热量为3～4 kW；而用电加热，仅能产生1 kW的热量。热泵的供热来自两部分：一部分是从低温热源传到高温热源的热量；另一部分热量则由机械能转换而来。热泵工作原理如图5-1所示。低沸点工质吸收低温热源的热量后，经蒸发器变成低温低压蒸气，经压缩机压缩变为高压蒸气，流经冷凝器放出热量，对外供热，冷凝后的液态工质经膨胀阀回流到蒸发器。

在T-s和lgp-h图上，理论的热泵循环如图5-2所示。其中1—2为等熵压缩，2—3为在冷凝器中等压放出热量Qc，3—4为等焓节流，4—1为在蒸发器中等压和等温吸收热量Q0。供热系数εth为冷凝器的放热量Qc与压缩机消耗功A之比。在lgp-h图上，εth为两线段长度之比，因此有

图5-1　热泵工作原理(www.daowen.com)

供热系数的大小，直接取决于蒸发温度与冷凝温度之差。

图5-2　热泵的理论循环

地下水、土壤、室外大气、江河湖泊都可作为热泵的低温热源，其供热则可用于房间采暖、热水供应、游泳池水加热等。热泵本身并不是自然能源，但从输出可用能的角度来看，它又起到了能源的作用，所以有人又称它为特殊能源。热泵有许多用途，首先它可节约电能，与直接用电取暖相比，采用热泵可节电80％以上。采用热泵还可节约燃料，若生产和生活中需要温度为100℃以下的热量，采用热泵比直接采用锅炉供热可节约燃料50％。