热泵的工作原理与制冷机实际上是相同的，两者的不同之处在于使用目的。制冷机是利用吸收热量而使对象变冷，达到制冷的目的；而热泵则是利用排放热量向对象供热，其工作原理如图5－31所示。
1.蒸汽压缩式热泵的工作原理 低温蒸汽通过压缩机吸收外功后，提高其温位者称为蒸汽压缩式热泵。由于压缩机的压缩比一般都比较大，故余热温位可以得到较大提高，这种热泵属温度提高型热泵，其工作原理如图5－32所示。构成蒸汽压缩式热泵的主要部件有蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、节能膨胀阀（节流阀）6等，所用循环工质均为低沸点介质，如四氟乙烷（R—134a）、氨等。
图5－31 热泵的工作原理
图5－32 蒸汽压缩式热泵的工作原理(www.xing528.com)
1—低温热源 2—蒸发器 3—压缩机 4—冷凝器
5—高温热源 6—节能膨胀阀
蒸汽压缩式热泵系统的工作过程如图5－32所示，低沸点工质流经蒸发器时蒸发成蒸汽，此时从低温位处吸收热量，来自蒸发器的低温低压蒸汽，经过压缩机压缩后升压，达到所需温度和压力的蒸汽流经冷凝器，在冷凝器中，将从蒸发器中吸收的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量排出。放出的热量Q就传递给高温热源5，使其温位提高。蒸汽冷凝降温后变成液相，流经节流阀6膨胀后，压力继续下降，低压液相工质流入蒸发器，因而很容易从周围环境的低温热源1吸收低温热量而再蒸发，又形成低温低压蒸汽，依次不断地进行重复循环。吸收了周围环境热量的蒸汽再进入压缩机，供给压缩机以功（机械功或电能）而驱动压缩机不断运行，如此循环往复不断，就能使低温热量连续不断地传递到高温热源5处，以满足工艺和其他方面的需要，从而使难以直接利用的低温位热能得到有效的利用，达到节能的目的。故热泵是一种充分利用低温位热能的高效节能装置。
2.地源压缩式热泵的工作原理除了传统的空气源热泵之外，地源热泵是近期研究的热点。它是一种利用地下浅层低温地热资源的既可供热又可制冷的高效节能热泵系统，其工作原理如图5－33所示。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源，同时蓄存冷量，以备夏用；而在夏季作为冷源，同时蓄存热量，以备冬用。相对于传统的空气源热泵空调系统，地源热泵安装成本相对较高，但是由于地表5m以下温度一年四季相对稳定，夏季比环境空气低，冬季比环境空气高，是热泵很好的冷热源。这种温度特性使得地源热泵比传统系统运行效率要高，节能效果明显，运行更加可靠、稳定。此外，储存于地表浅层的地热是一种可再生且无污染的能源，无论是热带地区还是寒带地区均有地热可供使用，因此应用范围广。同时地源热泵系统埋地换热器不需要除霜，减少了冬季除霜的能耗，还可以与太阳能联用改善冬季运行条件；机组的使用寿命长；结构紧凑，节省空间；维护费用低；自动控制程度高。地源热泵的这些优点使得它成为人们关注的焦点。地源热泵系统根据循环形式可以分为开式循环系统、闭式循环系统和混合循环系统，目前所使用的大部分为闭式。
图5－33 地源热泵的工作原理
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