空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵

一、熱泵的定義及基本原理。
熱泵是一種節能裝置，將低熱源（通常是空氣、水或土壤）的熱能轉移到高熱源，以便為住宅、商業、工農業供暖、冷卻和提供熱水。
以室內采暖為例，解釋了熱泵的節能效果。下圖提供了三種加熱方案。如果10kW熱量供應到室溫20℃，燃煤加熱需要提供14.286kW化學能（70%燃煤效率），排放大量污染物；電阻加熱器直接加熱室內空氣，至少10kW；電驅動熱泵到室內加熱，只消耗2.857kW（COP3.5）。可以看出，熱泵加熱減少了大量的高能耗。
二、三種熱泵機組的常見特點。
1.空氣源熱泵機組。
以室外空氣為熱源的熱泵機組稱為空氣源熱泵機組。空氣源熱泵是最常見的熱泵形式1。根據冷卻介質的不同，可分為空氣/空氣熱泵（如分體式柜式熱泵空調、熱泵窗式空調等）和空氣/水熱泵（如空氣源熱泵熱水器、空氣源熱泵冷熱水機組等）。下圖為空氣源熱泵原理示意圖。
空氣源熱泵機組的安裝和使用相對簡單方便，機組運行有一定的噪聲。一方面，空氣源熱泵機組一般不需要外殼結構，布置在室外；一方面，空氣熱容量小于水，在相同的換熱要求下，空氣源熱泵機組需要比水大得多，因此選擇的風扇也較大，導致空氣源熱泵機組噪聲增加。
當室外空氣側換熱器的表面溫度低于周圍空氣的露點溫度和0℃時，換熱器的表面會結霜。機組結霜會降低室外換熱器的傳熱系數，增加空氣側的流動阻力，降低機組的COP和加熱能力。
2.土壤源熱泵。
以地下常溫土壤或加熱巖土為熱源的熱泵機組稱為土源熱泵機組。如下圖所示，土源熱泵通過埋在建筑物周圍的管道系統在冬季從土壤中取暖，并在夏季向土壤排放熱量，以冷卻建筑物。
與地表水和空氣相比，土壤溫度全年波動較小，夏在夏季和冬季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度，使熱泵機組運行更加高效、穩定、可靠。通常，土壤源熱泵消耗1kWh的能量，用戶可以獲得4kWh以上的熱量/冷量。
與空氣源熱泵相比，土壤源熱泵無除霜問題，熱泵機組一般布置在室內，隔音效果好，降噪措施好。
土壤傳熱性能差，通常需要較大的傳熱面積，導致埋管占地面積大或埋深較深。從長遠來看，埋管對未來土地開發的影響也需要考慮。此外，埋地管道的成本較高，如果運行中出現故障，則不易維護。
土壤源熱泵在冬季從地下取熱，在夏季從地下取熱。當冬季和夏季取熱和排熱負荷不平衡或熱量補充和消耗不足時，長期使用容易導致地溫升高或降低，降低熱泵的換熱效果。因此，在設計過程中應進行熱平衡計算。如有必要，土壤的長期溫度波動可以通過輔助冷卻和加熱來控制。
三、水源熱泵。
以地表或地下水源為熱源（或熱匯）的熱泵機組稱為水源熱泵機組。水源熱泵的水源主要來自地下水、地表水、污水和廢水。下圖是其原理示意圖。
與其他類型的熱泵相比，水源熱泵機組的水溫相對穩定，波動范圍小于空氣。可用水溫可在夏季和冬季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。因此，水源熱泵機組運行穩定可靠，冬季空氣源熱泵除霜無問題。
取水結構復雜，更適合中大型工程。大型水源熱泵機組的供熱能力一般在1000~3000kW左右，大型熱泵站水源熱泵機組的供熱能力可達15mW.20mW.25mW.30mWV。
水源熱泵的應用應首先了解當地水源，充分調查水源狀況，確定用水方案。如果使用地下水，必須考慮回灌問題，并結合當地地質條件考慮回灌方法。回灌困難是大多數項目遇到的問題。地下水源熱泵的應用應謹慎。
三、測量熱泵制造的運行能力和節能參數。
通常使用以下參數來評估熱泵機組和系統的加熱/制冷能力。
(1)加熱量(Qh)
當熱泵根據加熱條件運行時，單位時間內向熱用戶（熱匯）提供的熱量，即加熱條件下熱泵機組冷凝器提供的熱量。加熱量用于測量熱泵機組的加熱能力。
(2)制冷量(QC)
當熱泵按制冷條件運行時，單位時間內從冷卻物體中提取的熱量，即制冷條件下熱泵機組蒸發器吸收的熱量。制冷量用于測量熱泵機組的制冷能力。
(3)性能系數(COP)
定義為熱泵機組的加熱（或制冷）與其消耗功率之比，其值用W表示，無因次數。COP值是與運行條件相關的量。在熱泵性能評價中，通常使用其額定條件的COP值，反映了熱泵額定條件的性能。
(4)制熱季節能效比(HSPF)
在加熱季節，當熱泵加熱運行時，向室內輸送的熱量總和與消耗的高能總和之比用kWh/kWh表示，稱為HSPF。
(5)年度性能參數(APF)
由于熱泵通常在冬季和夏季運行（加熱和制冷條件），APF被定義為以一年為計算周期的綜合性能。同一熱泵在制冷季節從室內消除的熱量與制熱季節向室內輸送的熱量總和與同一時期消耗的高能總和之比。其值用KWh/KWh表示，簡稱APF。在熱泵性能評估中引入APF將使用戶了解更接近實際使用狀態的熱泵能耗和年能耗。
(6)能源利用系數(E)
將熱泵機組的制熱量(制冷量)與消耗的主要能量之比定義為。熱泵的節能效果通常用E來評價。