热泵是如何工作的？附三种主流热泵技术对比

2025-10-28

热泵作为高效低碳的 “能量搬运工”，通过循环系统收集低品位热能供能，能效优于传统设备。其包含空气源、地源、污水源三类主流技术，园区需结合气候、场地等因素选型，助力绿色园区建设。

在追求绿色低碳的今天，园区建筑的能源系统正悄然发生变革。其中，热泵技术作为一种高效的能量搬运工具，正发挥着越来越重要的作用。它不像传统设备那样“生产”能量，而是像一位不知疲倦的“搬运工”，将环境中无处不在的低品位热能收集起来，为我们提供暖气、冷气和热水。今天，我们就来深入了解一下这位园区能源管理的“技能人才”。

一、核心原理：热泵是如何工作的？

热泵的核心原理其实并不复杂。它主要依靠四个部件：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，完成一个连续的“能量搬运”循环：

吸热（蒸发器）：液态制冷剂在蒸发器中吸收来自空气、土壤或污水中的热量，蒸发成气态。

增压（压缩机）：气态制冷剂被压缩机压缩，温度和压力急剧升高。

放热（冷凝器）：高温高压的气态制冷剂在冷凝器中冷却，将吸收的热量释放给建筑内的供暖系统或热水系统，自身凝结成液态。

减压（膨胀阀）：液态制冷剂经过膨胀阀，压力和温度降低，重新流回蒸发器，开始下一个循环。

简单来说，热泵消耗少量电能（驱动压缩机），就能将数倍的环境热量“泵”送到所需之所，其供热量永远大于消耗的电能，能效比远高于传统电采暖。

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二、三种主流热泵技术，各有千秋

根据热源的不同，园区常用的热泵主要有以下集中，它们各有适用场景。

1. 空气源热泵：安装便捷的“万能选手”

工作原理：从环境空气中吸取热量。

优势：取之不尽，安装方便，无需复杂的地面工程。能效高，一套系统可满足供暖、制冷和制热水三种需求，适用于住宅、商业楼宇等多种场景。

挑战：“怕冷”是其短板。在冬季寒冷的地区，室外气温越低，其制热效果和效率下降越明显，甚至需要额外电辅热。此外，压缩机工作时噪声相对较大。

适用地区：在夏热冬冷地区（如长江流域）表现最佳。在寒冷地区使用时，需重点评估其低温下的可靠性。不过现在空气源热泵技术已有较多突破，适用于低温环境的空气源热泵产品也很常见，经济合理时也可选用。

2. 地源热泵：稳定高效的“大地之子”

工作原理：通过埋设在地下的管道，从温度常年稳定（约10-16℃）的土壤或地下水中吸取热量。

优势：能效最高，运行最稳定，不受外界气候变化影响。运行安静，使用寿命长（地下管道可达50年），是真正的可再生能源技术。

挑战：初始投资高，需要打井或挖掘，对场地和地质条件有要求。系统设计复杂，并非所有地区都适合安装。

适用场景：对能耗和舒适度有较高要求，且具备场地条件的中大型建筑，如办公楼、学校、医院等。

3. 污水源热泵：变废为宝的“节能高手”

工作原理：从城市污水或工业废水中提取热量。

优势：污水温度冬季比空气高，夏季比空气低，是品质极高的热源，效率非常可观。实现了“变废为宝”，节能环保效益显著。

挑战：污水中的杂质和腐蚀性成分可能堵塞或腐蚀换热器，对前处理和维护要求高。系统设计复杂，初始成本也较高。

适用场景：特别适合靠近污水处理厂、市政污水主干管或具有稳定工业废水排放的建筑园区。

三种主流热泵技术对比一览表

对比维度	空气源热泵	地源热泵	污水源热泵
核心热源	环境空气	土壤、地下水、地表水	城市污水、工业废水
能效比(COP)	较高（但随气温降低而下降）	最高且最稳定	非常高且稳定
稳定性	受室外气候影响大	极稳定，不受天气影响	很稳定，水温波动小
初始投资	较低	最高	较高
运行成本	较低（在温和气候下）	最低（长期来看）	很低
适用地区	夏热冬冷地区、温和地区	适用范围广，严寒到酷热均可	靠近稳定污水源的地区
场地要求	需室外机安装空间	需较大空地用于地下埋管	需靠近污水源，有预处理空间
关键技术挑战	低温环境下制热效率衰减和结霜	地下埋管投资高，依赖地质条件	污水防堵塞、防腐和定期清理
环保性	较高（使用环保冷媒时）	极高	极高等（废热利用）
使用寿命	主机约15年	地下管路50年，主机20-25年	主机约15-20年（维护是关键）