從熱泵的運行原理上來分，可分為蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵、半導體熱泵和化學熱泵等；

從熱水的加熱方式和特征上來分，又可分為分體靜态加熱式，循環加熱式和直熱加熱式；

從熱源的來源分，可以分為水源熱泵、土源熱泵、廢水源熱泵、空氣源熱泵、太陽能熱泵；

從熱泵驅動能源來講，又可分為電動熱泵、燃油或燃氣熱泵、蒸汽（吸收式）熱泵等；

從使用方式上來分，可分為即開即熱式和儲熱式。

不同制熱類型的熱泵：

吸收式熱泵：

吸收式熱泵沒有壓縮機，它是以熱能為動力，利用一些某種溶液對另一種溶液的強烈吸收性，來實現将熱量從蒸發器轉移到冷凝器的。

由于吸收式制冷（熱泵）能夠利用溫度較低的熱量運行，所以是利用工業廢熱等低品位熱能的有效手段。

吸收式熱泵由發生器、吸收器、節流閥、冷凝器、蒸發器、液體閥和溶液泵等部件組成，原理如下圖：

氣體絕熱膨脹制冷：

渦流制冷：

磁制冷：

就是利用磁熱效應，又稱磁卡效應制冷.

磁熱效應是指融制冷工質在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量的現象.磁制冷技術中的制冷工質是固态的磁性材料。

如果把這樣兩個絕熱去磁引起的吸熱過程和絕熱磁化引起的放熱過程用一個循環連接起來，通過外加磁場，有意識地控制磁惰，就可使得磁性材料不斷地從一端吸熱而在另一端放熱，從而達到制冷的目的。

磁熱效應：

利用磁緻冷材料的磁熱效應(基本原理是磁性材料的磁化放熱和退磁吸熱)。

基于材料的磁熱效應和一定的熱力流程可以構成磁制冷循環。

半導體制冷（熱泵）：

半導體制冷（熱泵），又稱熱電制冷（制熱），不同的半導體聯結成的回路，在其兩端施加電壓時，不同的半導體之間将有電流并伴随着熱運動現象，利用這種現象而制成的裝置稱為半導體制冷（熱泵）裝置；

P、N型半導體用于制冷的結構原理：

半導體制冷（熱泵）效率的高低在很大程度上取決于熱電堆冷熱端的溫差，在冷熱端溫差很小的情況下，半導體熱泵的效率還是相當高的。

蒸汽壓縮制冷原理：

​

蒸汽壓縮式熱泵熱水器，不管是哪一種類型，它的主機都是由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器四大部件組成；

為了更好的保證熱泵系統的正常工作，熱泵系統還必須設置氣液分離器、高低壓保護器、超溫保護器、自動控制器、機械式洩壓閥、四通閥、電磁閥、單向閥、曲軸箱加熱帶、儲液器等大量零部件。

采用地下水的水源熱泵示意圖：

土源熱泵系統原理：

是以土壤為熱源的熱泵裝置，它将土壤換熱器埋入地下，通過載熱劑将大地深處的熱量帶出，通過熱泵提升溫度後供采暖和生活熱水所用，土壤源熱泵避開了地下水源熱泵的回灌問題，同時也避免了地下水的腐蝕、結垢等一系列麻煩，無污染，系統潔淨，是土壤源熱泵的最大優勢。

但是它的應用也有如下問題：由于土壤的導熱性能極差，使土壤源熱泵的冷端向土壤取熱十分困難。

太陽能熱泵：

太陽能熱泵熱水器，是通過直接利用太陽輻射能和環境空氣為熱源的熱泵機組，它有兩種型式：即集熱闆直接作為蒸發器的“直接膨脹式”，和以太陽能集熱闆吸收的熱量通過一個換熱器進行蒸發的“間接膨脹式”。熱泵用的太陽能集熱器，也可以分為帶有透光闆和保溫措施的普通平闆集熱器和僅有金屬闆芯的集熱器，這種集熱器和空氣直接接觸，雖然在有陽光時增加了散熱損失，但是也具備了在陰雨天的工作能力。

空氣源熱泵熱水裝置和主要部件：

根據壓縮的原理，壓縮機大緻分為容積式壓縮機和速度式壓縮機兩大類；

根據壓縮機的密封結構分類：壓縮機可以分為開啟式壓縮機、半封閉式壓縮機和全封閉式壓縮機三大類；

雙、單滾動轉子式壓縮機：

在當前的小型家用熱泵熱水器系列産品中，占有最主要的地位，絕大多數家用熱泵熱水器都采用這種型式的壓縮機。

滾動轉子壓縮機運行平穩，産量大，價格低，在動平衡上，較活塞式表現更好；雙轉子運行更好；

不利的是，壓縮機殼體是高壓腔，對電機繞組運行不利，也對潤滑不利 。

渦旋式壓縮機：

渦旋壓縮機的定盤和動盤：

由于渦旋式壓縮機中，其渦旋有若幹層（例如三層），因此，在其旋轉過程中，吸氣、壓縮和排氣等過程是同時在不同層的壓縮室内進行的，一個壓縮室的形成到完成排氣，要經過若幹周才能夠完成，在外部的壓縮室，曲軸每旋轉一周就完成一個吸氣過程，而接近中心部位的壓縮室則不斷進行排氣過程，壓縮室和相鄰壓縮室的壓力差更小，故扭矩均衡，運轉平和，内部洩露小，容積效率高。工作也更加可靠。

渦旋式壓縮機殼體為低壓腔。

電動機主要部件的功能：鐵芯，包括定子鐵心和轉子鐵心，用以構成電動機的磁路；

定子繞組分為工作繞組和啟動繞組，為防止每圈（匝）之間短路，采用高強度聚脂漆包線繞制，分别為電動機提供工作力矩和啟動力矩；

啟動電容為電機啟動使使交流電相位偏移，和啟動繞組一起為電機轉子提供啟動力矩；

電機端蓋和軸承起到支撐轉子正常運轉的作用；

轉子接受旋轉磁場的力并對外輸出功；

機座則整個電動機提供定位、圍護以及散熱。

蒸發器和冷凝器：

空氣源熱泵熱水器，是以空氣為熱源來實現“加熱”水的目的的，直接完成從空氣中吸取熱量的器件，就是蒸發器；

空氣源熱泵熱水器的蒸發器，全部采用管翅式結構，更具體一點，是銅管鋁翅片式，也有教科書稱其為“翅片管式換熱器”，或“肋片管式換熱器”。

在蒸發器的管内進行的是氟利昂的沸騰吸熱過程，由于空氣側的換熱系數較低，為了增加換熱能力，在不增加傳熱溫差ΔT的前提條件下，唯有加強換熱系數和增大換熱面積。

風冷蒸發器結構示意圖：

與空調器室外機的翅片管式冷凝換熱器不同的是，熱泵熱水器的蒸發器由于經常處于濕潤的狀态，為提高外表面的換熱系數，有利于冷凝水的流動，消除翅片間的“水橋”現象，蒸發器的鋁翅片采用“親水鋁箔”。

用以增加空氣的擾動的“氣窗”：

為了減少蒸發器内制冷劑的流動阻力，減少流動損失，一般蒸發器會分若幹路并聯進入蒸發器，如上圖，制冷劑由分液頭分為四路進入蒸發器，為保證各路制冷劑的盡量流量相同，分液頭之後的銅管要等長、等距、等徑、同程。

蒸發器的多種形态：

電機和風葉：

風機朝向可以向上及向側面：

熱泵冷凝器的種類和特點：

可分為三個大類：

即對全部容積的水直接進行加熱的容積式冷凝器（靜态加熱方式）；

以對全部的水進行循環加熱的循環加熱式冷凝器（動态加熱方式）；

和一次性将水的溫度加熱到設定溫度，再輸送至保溫水箱的直熱式冷凝器。

靜态加熱冷凝器的兩種布置方法：

循環加熱式套管冷凝器：

套管廣泛應用于熱泵熱水器；

優點是效率高，無運行死區，抗垢和抗凍能力強，可長程逆流式的高效換熱器；多束管基本停用；缺點是占空間大。

螺旋管式套管換熱器成品和螺旋管及實物剖圖：

各種異型銅管：

小型化的殼管式換熱器：

将銅肋管盤成螺圈置于鋼管内的管-管換熱器，水在銅管内流通，制冷劑在鋼管内流動，鋼管起一定的儲液器作用。占用空間小，但是弱逆程換熱，不利于高溫制熱。

闆式換熱器：

由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成，各闆片之間形成薄而狹窄的通道，相鄰的兩片之間進行熱量交換。它與常規的管殼式換熱器相比，在相同的流動阻力和泵功率消耗情況下，其傳熱系數要高。

闆式換熱器的單片形狀：

闆式換熱器流體的流動路線：

裝配型闆式換熱器可以制造的很大，因此換熱量也大，廣泛應用于船舶、冶金、食品、機械、石油化工、生活區集中供熱、空調等。

也可作為泳池、水産養殖等用途的二次換熱裝置。

管殼式換熱器：

主要用于大型制冷（熱泵）機組：

節流裝置：毛細管和膨脹閥

節流裝置是制冷和熱泵系統不可缺少的四大部件之一，起着節制制冷劑流量，建立系統高低壓力差的重要作用；

節流裝置的結構可以極其簡單，如毛細管，也可以相對複雜，如熱力膨脹閥、電子膨脹閥和膨脹機等。

一般小型熱泵系統，采用毛細管；較大型的機組采用熱力膨脹閥、電子膨脹閥。

節流閥的調整：

過熱度，空調術語，是将幹飽和蒸汽繼續定壓加熱，蒸汽溫度就要上升，而超過飽和溫度，其超過的溫度就叫過熱度。

過熱度（superheat）這個術語，用于熱力膨脹閥是指低壓側和感溫包内蒸氣之間的溫度差。通常将系統調節在5-8℃）過熱度下工作。

過熱度對于膨脹閥的正常工作起着舉足輕重的作用。吸氣如果完全無過熱度，就有可能發生液擊，引起濕沖程液擊損壞壓縮機。

為了避免此種現象，需要一定的吸氣過熱度，以保證隻有幹蒸汽進入壓縮機(因冷媒性質決定，過熱度的存在表示液态冷媒的完全蒸發）。

但是，過熱度偏高會引起壓縮機排氣溫度（排氣過熱度）升高，壓縮機運行工況惡化壽命降低。所以，吸氣過熱度應該控制在5℃-8℃範圍。

毛細管：

毛細管，是一根長度在0.5-5米不等，内經0.5mm-3mm的細銅管，結構十分簡單，工作可靠，成本低廉，本身沒有運動和密封部件，焊接在冷凝器和蒸發器之間，一般不會出現洩漏等故障，毛細管具有一定程度的自動調節制冷劑流量的功能，當壓力差增大時能夠增大制冷劑流量，使系統得到一定程度的平衡；

熱力膨脹閥：

熱力膨脹閥：熱力膨脹閥，又稱為感溫調節閥或者自動調節閥，它可以根據流出蒸發器的制冷劑溫度來調節進入蒸發器的制冷劑流量，熱力膨脹閥，按其流量調節類型的不同分為内平衡式膨脹閥和外平衡式膨脹閥兩種。

膨脹閥在系統中的安裝方法：

電子膨脹閥：

電子膨脹閥，是利用電信号直接控制膨脹閥上的電流或電壓來改變針閥運動的節流裝置，反應靈敏準确，流量控制範圍大，可以預定程序，依照系統實際工作時的蒸發器信号進行控制；

按執行機構的型式不同分為電磁式和電動式兩類。

熱泵熱水器系統多采用電動式。

電動式電子膨脹閥結構示意圖：

電子膨脹閥的開度可在0-100%的範圍内進行精确調節，從全閉到全開狀态可在極短時間内完成，反應和動作速度快，開閉特性和速度均可在控制程序中設定。在結霜程度不很嚴重的地區，還可以以電子膨脹閥全開的方式進行旁通除霜。

熱泵熱水器使用的電子膨脹閥，一般由吸氣過熱度控制，由壓力傳感器和溫度傳感器提供信号，控制器執行調節動作；工作時，壓力傳感器将蒸發器出口壓力信号、溫度傳感器将壓縮機吸氣溫度信号傳給控制器，控制器将信号處理後，輸出電脈沖作用于電子膨脹的步進電機，将閥調節到所需要的位置。

電子膨脹閥可通過事先預制的程序，在各個工況下精确的控制節流狀态，提高系統的能效比和可靠性。 對于熱泵熱水器這樣工作溫度範圍寬廣的裝置，應該考慮采用電子膨脹閥，在選配時應對各個工況做充分的匹配實驗。

四通閥：四通閥是熱泵熱水器系統除霜時，用以改變制冷劑流動方向的器件。

空氣源熱泵熱水器，有很多種除霜方式，例如旁通除霜、電熱除霜、熱水除霜等，但是四通閥反沖除霜是最主要的方法；

在熱泵熱水器正常制熱時，四通閥線圈不通電，其裝配方向，恰與空調相反。

四通閥是空氣源熱泵熱水器在寒冷季節進行除霜的重要部件；

但是采用其他方式如旁通除霜、電融霜和自然除霜的機組上，可以不設置四通閥。

采用直熱加熱方式的空氣源熱泵裝置，如果未設置循環加熱水泵，由于沒有辦法向冷凝器提供熱源，也無法采用四通閥，可采用旁通方式除霜。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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