热泵是如何工作的？
发布时间：2026-09-28 点击量：1
当你想着给一栋炎热的建筑降温时，你可能不会想到热泵。事实上，你可能会想到使用空调。然而，事实证明，热泵既可以给建筑供暖也可以降温——但热泵是如何工作的呢？
简而言之，热泵是一种利用少量能源将热量从一个位置移动到另一个位置的装置。不是很难理解，对吧？热泵通常用于从空气或地面中提取热量来加热住宅或办公楼，但它们也可以反向工作来给建筑物降温。
从某种意义上说，如果你知道空调是如何工作的，那么你就已经了解了很多关于热泵的工作原理。这是因为热泵和空调的工作方式非常相似。
热泵相较于标准的供暖、通风与空调（HVAC）设备的最大优势之一，就是无需安装独立的系统来对房屋进行加热或制冷。热泵的工作效率也极高，因为它们只是进行热量传递，而非通过燃烧燃料来产生热量。这使得它们比燃气炉更加环保一些。
它们不仅能为建筑物供暖和制冷。它们在温和的气候条件下工作得最好，所以如果你所处的地区没有极端的高温或低温，那么使用热泵可以帮助你每月节省一些钱。
请继续阅读，以更深入地了解最常见类型的热泵是如何工作的。
热传递与空气源热泵
热泵有很多种，但它们都遵循相同的基本原理：热传递。这意味着该设备不是通过燃烧燃料来产生热量，而是将热量从一个地方转移到另一个地方。实现这一切的关键在于热力学原理，即热量会自然地从高温区域流向低温区域。
热泵的作用是利用少量的能量将该过程逆转，从而将相对较低温度区域的热量抽出并泵送到较高温度的区域。因此，热量从热源（如地面或空气）转移到散热器（如您的家）。
最常见的热泵类型之一是空气源热泵。它们从室外空气中吸收热量，并通过充满制冷剂的线圈将其泵入室内，这与冰箱背面的原理没有太大区别。空气源类型相当基础，你会发现里面有两个风扇、冰箱线圈、一个换向阀和一个压缩机来使其工作。
让空气源热泵也能制冷的关键在于换向阀。这个多功能部件会改变制冷剂的流向，这样系统就可以反向运行。所以，热泵不是向室内输送热量，而是像空调一样释放热量。当制冷剂流向改变时，它会吸收室内机侧的热量并流向室外。正是在室外，热量被释放，使得制冷剂再次冷却并流回室内以吸收更多热量。这个过程会一直重复，直到你感觉凉爽舒适为止。
地源热泵和吸收式热泵
到现在，你已经了解到，空气源热泵使用室外风扇将空气吹过充满制冷剂的线圈。两组这样的线圈将热量传递到室内，然后由第二个风扇将热量从线圈中吹走，并作为凉爽的空气分布到你的家中。一些空气源热泵系统由单个包装单元组成，该单元在一个盒子中包含两组线圈。然后，该箱子安装在建筑物的屋顶上，管道穿过墙壁延伸。许多用于商业建筑的大型系统都是这样安装的。
家用热泵通常是分体式系统，由安装在室外的部分和穿过墙壁安装在室内的部分组成。根据系统类型，它可能有一个或多个室内组件来分配热量。
地源热泵（也称为地热热泵）有些不同。它们从地面或地下水体中吸收热量，并将其转移到室内，反之亦然。最常见的地源热泵类型是通过埋在地下的充满水或制冷剂的管道吸收热量，从而直接从地面传热。
这些液体泵送管道可以是闭环系统或开环系统，并且它们的操作方式与听起来的方式大致相同。在闭环系统中，相同的制冷剂或水在管道中反复循环。在开环系统中，水被从地下水源（例如水井或人造湖）中抽出。然后，从水中提取热量，水再返回井中或地表湖中。然后从井中抽取更多的水来在开环中连续提取更多的热量。
如果这还不足以让你大吃一惊，那就考虑一下吸收式热泵——这是一种以天然气、太阳能、丙烷或地热加热水为动力，而非电力为动力的空气源泵。吸收式水泵可用于大规模应用，但现在也可用于家庭。
标准空气源热泵和吸收泵之间的主要区别在于，吸收泵不是压缩制冷剂，而是将氨吸收到水中，然后由低功率泵对其进行加压。然后热源将氨从水中煮沸，然后该过程再次开始。
当你去挑选吸收式热泵时，了解它们的能效等级是很有帮助的。制造商使用一种叫做性能系数（COP）的度量标准来对它们进行评级，这听起来很复杂。但你需要知道的是，寻找COP值大于1.2的用于供暖，COP值大于0.7的用于制冷。别担心，稍后我们会讨论标准热泵的评级。
空气源、地源和吸收式热泵是最常见的热泵类型，但它们并不适用于所有情况。请继续阅读以了解其他类型的热泵。
其他类型的热泵
如果您的家中没有用于散热的空气管道，请不要担心。您可以使用一种称为小型分体式热泵的特殊热泵。它将室外空气源设备连接到多个室内设备上。这些室内设备连接到热水器或空间加热器。这种无管道的小型分体系统对于用热泵系统改造房屋很有用，因为它们在房屋外部和内部的位置是灵活的。
另一个优点是，安装时只需要一个3英寸（7.6厘米）的管道穿过墙壁，这相当不显眼。它们也很灵活。室内空调设备可以安装在墙壁、天花板或地板上，而且它们也很小巧。不过，一个缺点是，安装也必须占用一些室内空间才能起作用。它们也不会像大型热泵那样移动太多的空气，所以它们可能最适合小型住宅和商业空间。
虽然大多数热泵都依赖空气，但反向循环制冷机（RCC）的设计却是抽取水，使其在低温下能更有效地运行。在RCC系统中，热泵连接到一个隔热的水箱，它既可以加热也可以冷却。然后，风扇和盘管系统将加热或冷却的空气从水箱中抽出，通过管道输送到一个或多个加热区。
RCC系统还可以通过地板辐射供暖系统抽取热水，这在寒冷的冬天里气候较冷的地方非常实用。所以，当这个冬天你光着脚踩在温暖的地板上感觉舒适时，你要感谢这些适用于寒冷气候的热泵。
在典型的空气源热泵中，需要一个备用燃烧器在系统反向切换以除霜线圈时提供临时热量。这种备用燃烧器可以在线圈除霜时防止系统通过散热器吹出冷风，这是保持温暖的关键。
有些人可能会说，RCC系统的优势在于它利用水箱中的热水来除霜，因此不需要备用燃烧器。这也意味着系统不会在不该吹冷风的时候吹出冷风。结果就是你能保持舒适和温暖。
最近新增的一种是寒冷气候热泵，之所以这样命名，是因为它能比其他大多数设计更有效地应对寒冷天气——甚至能在华氏0度（摄氏-18度）以下的低温环境中工作。寒冷气候热泵能够检测提供所需加热或冷却水平所需的最小能量，并上下调整其输出，因此它从不浪费能源。
即使是特殊的热泵也有其局限性。请继续阅读，了解热泵的优缺点，以及在购买之前您需要知道的内容。
热泵的优缺点
热泵可以帮助消费者节省水电费，但它们也有局限性。首先，在寒冷的气候条件下，室外气温经常降至冰点附近或以下，它们往往会有些失效，尽管创新者们正在努力改进这一点。这是因为将热量从一个非常寒冷的区域转移到一个较热的区域，比在两个温差较小的区域之间传递热量需要更多的能量。
在温和的气候中，室外的热量要比寒冷的气候中更多。值得注意的是，即使在寒冷的气候中，室外空气中仍然有热量可以被泵入室内，但是设备需要更加努力地工作来提取可用的热量。当温度降至冰点以下时，可能需要补充能源，以使热泵产生足够的热量来舒适地为你的家供暖。
热泵产生的热量不像燃气或燃油炉产生的热量那么强烈。习惯于传统炉子的人可能会对这些系统产生的较温和热量感到不适。其他人则更喜欢热泵产生的温暖，因为热泵可以均匀地将热量分配到整个房间，这意味着没有冷点。
与燃气壁炉相比，热泵的开启和关闭频率会更低，而且大多数系统都消除了过去系统暂时反向运转以除霜时通风口吹出的冷风。
现在您已经了解了热泵的优缺点，请继续阅读以了解在购买热泵时需要注意什么。
购买热泵
在安装热泵之前，你需要考虑当热泵无法高效工作时，你可能需要使用哪种辅助或备用加热方式。许多热泵使用辅助电加热，但你也可以使用燃油燃烧器或改装后的燃气炉。
您所在地区普遍使用的任何类型的供暖系统都可能是最有效且最具成本效益的备用方法。在安装热泵之前，您可以随时致电当地的公用事业公司了解相关信息。
地源热泵比普通空调具有更好的除湿能力，因为这些系统通常具有更大的扁平回风盘管，可以比空调系统中的相应盘管调节和除湿更多的空气。空气源热泵的除湿能力与空调系统大致相同。如果您有任何加湿或除湿需求，请考虑这一点。
在选购热泵时应该注意哪些方面
当你开始购买热泵时，有几件事你需要考虑。首先，制造商通过两种方式评估大多数热泵的效率：SEER和HSPF评级。SEER和HSPF评级越高，表示该设备效率越高。
SEER代表季节性能效比，是指冷却模式下泵送到外部的能量（以BTU为单位）与用于冷却的电力（以瓦特为单位）之比。寻找SEER评级在14到18之间的产品。
HSPF代表制热季节能效比。它计算的是室内制热所泵送的能量与用于制热的能量之比，但它比SEER评级更复杂，因为它还考虑了补充制热需求和用于除霜的能量。寻找HSPF评级在8到10之间的产品。
热泵通常具有一些选项，可以使其更加高效。这些选项包括：
一个利用回收余热来加热水的减温器盘管（或在RCC系统中，一个制冷剂热回收器，在温和的冬季天气中，也利用水泵的额外容量来加热水）。
双模压缩机和发动机可以根据所需加热或冷却的程度进行调节，以节省能源。
涡旋压缩机比传统压缩机更安静、更高效且更耐用。
尽管这些功能中的许多只能在更昂贵的热泵上找到，但它们通过提高热泵的工作效率并在泵的使用寿命中节省更多能源，从而弥补了初始费用。
所以，你现在知道怎么购买热泵了，但它真的能帮你省钱吗？
热泵能帮你省钱吗？
安装和运行不同类型的热泵的成本差异很大。地源热泵的安装成本比空气源热泵更高，因为地源热泵需要挖掘到热源，并涉及更复杂的热传递系统。根据您的地产地形，这可能会有点贵。然而，地源热泵提高的效率可以在未来节省能源成本。
在美国许多地区，购买高效气候控制设备可享受税收抵免，这部分抵免可部分覆盖零件和安装的费用。
运行和维修热泵所需的成本因系统类型而异。运行地源热泵的成本较低，因为地面和水的温度相对稳定，使热泵能够高效运行。地源系统还具有不暴露于室外天气的优点，这可以防止很多磨损。不过，缺点在于，如果需要访问系统的地下部分，则维修成本可能会很高。
空气源系统易于访问和维护，但由于暴露在自然环境中，它们可能需要更定期的维护。此外，空气源热泵可能需要更多的辅助能源来运行，特别是在较冷的气候条件下，这将增加您的水电费。
热泵可能会为您节省40％的水电费，但如果忽视维护，热泵的效率会随着时间的推移而降低。考虑您使用热泵的气候条件很重要，以确保您选择的系统能在您所在地区高效运行。最终，如果您是合适的用户并且为您所在地区安装了合适的泵，那么热泵可以为您节省大量的水电费。
热泵维护
如果你定期使用热泵，你应该大约每个月更换一次滤网。如果你只是定期运行该设备，可能每三个月更换一次滤网就可以了。保持风扇和线圈清洁、无杂物，并请专业人员每年对热泵进行两次检查：供暖季节前一次和制冷季节前一次。
热泵的常见问题包括气流小、管道泄漏或噪音大、温度问题、使用错误的制冷剂充注量、嘎嘎声、吱吱声和研磨噪音。如果可能的话，请尝试隔离问题的位置。是只有一个出风口的气流小，还是所有出风口的气流都小？噪音是来自空气管道还是热泵机组本身？
在寻求专业帮助之前，你可以做一些事情来识别并可能修复热泵问题。首先，如果设备不工作，请尝试重置其电机。检查泵点火系统是否有问题，并确保没有跳闸的断路器或熔断的保险丝。检查恒温器以确保其正常工作。如果过滤器脏了，请更换并确保没有气流阻塞。
如果风道在膨胀和收缩时发出噪音，请考虑在它们周围安装橡胶垫，以增加隔音效果。可以通过紧固松动的部件来修复嘎嘎作响的声音，如果您听到设备内部发出吱吱声，则可能需要更换或调整连接电机和风扇的风扇皮带。研磨噪音可能表明电机上的轴承已磨损，这将需要专业人士的帮助。
