循环式热泵图解（热泵两联供入门九讲01）
循环式热泵图解（热泵两联供入门九讲01）热泵示意图热泵，英语名称：Heat Pump（[hiːt] [pʌmp]）。它是一种通过消耗少量驱动能，将低位热能流向高位热源的高效功能技术。同时，也是利用这类技术，将低位热能转移到高位热能的装置的统称。02.热泵工作原理和工作过程03.热泵简要发展史04.卡诺循环和逆卡诺循环
这是《热泵两联供入门九讲》第1讲的第1节。
第1讲主要围绕热泵和热泵两联供的基础内容进行介绍，主要包括热泵的概念、原理、发展史、类型和应用领域；热泵两联供的概念、称谓、内涵由来及扩展等。
而第1节以热泵为起点，对其概念、工作原理、工作过程及发展史等基础知识进行分享。
本节主要内容01.热泵的概念诠释
02.热泵工作原理和工作过程
03.热泵简要发展史
04.卡诺循环和逆卡诺循环
01热泵的概念热泵，英语名称：Heat Pump（[hiːt] [pʌmp]）。它是一种通过消耗少量驱动能，将低位热能流向高位热源的高效功能技术。同时，也是利用这类技术，将低位热能转移到高位热能的装置的统称。
热泵示意图
就其本质，热泵是一种热量提升的技术和装置，作用是从周围环境中吸取热量并把它传递给被加热的对象。
之所以称作 “热泵 ”，是因为这种转移热能的技术与将水从低处送到高处的水泵功能相似，于是取 “泵”字命名之。不同的是，通过耗能和做功，水泵是驱使水从低处流向高处，热泵是驱使热能从低位流向高位。
02热泵的工作原理及过程
热泵遵循逆卡诺循环，消耗少量驱动能（电能或热能），利用热循环过程，有效收集难以利用的低品位热能（主要来源于室外空气、循环水或地热能），并迫使去传递到高温物体中，用来加热水或采暖，同时达到节能的目的。
热泵在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质（主要为制冷剂），工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了热泵系统末端。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，后再被蒸发，成一次热能搬运过程。如此循环往复，即可实现供热。
热泵机组管道中的特殊阀门（四通换向阀）可使循环反向进行，因而同一设备既能加热，也能制冷。
热泵工作示意图
03热泵的发展简史1824年，法国科学家萨迪 .卡诺提出“卡诺循环 ”理论，成为热泵技术的起源。
1852年，英国科学家开尔文认为，利用逆卡诺循环可使冷冻装置用于加热，并首次提出了热泵系统。
1912年，第一套早期水源热泵系统在瑞士苏黎世成功安装并用于供暖，也成为世界上第一套热泵系统。
20世纪40、50年代，家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场。
20世纪70年代，欧美制定热泵发展计划，新技术层出不穷，热泵开始广泛应用于空调和工业领域。
进入21世纪，高效、热回收的热泵登上历史舞台，热泵技术在全球推广。国际、国内多方力量的加入，热泵技术的研究不断创新。
2015年至今，前沿技术在热泵机组上的应用主要表现为，针对不同使用场景的功能性热泵机组层出不穷。低环温机组、高出水温机组、一级能效机组、变频机组、全热回收机组、四管制冷暖一体式机组等都是个中新品。
04卡诺循环与逆卡诺循环与热泵关联度较大的理论基础，主要是逆卡诺循环。而要讲清楚逆卡诺循环，得先大致搞清什么是卡诺循环。
- 卡诺循环的概念
卡诺循环，英语名称：Carnot cycle。由法国工程师尼古拉 ·莱昂纳尔 ·萨迪 ·卡诺于1824年提出的，用来分析热机的工作过程。
萨迪·卡诺
这种循环是在理想条件下进行研究的，主要由两个绝热过程和两个等温过程组成。假定工作物质只与两个热源（高温热源和低温热源）交换热量，既没有散热，也不存在摩擦。
- 卡诺循环的原理
卡诺循环的工作物质可以是理想气体，气、液二相系统，磁介质等。卡诺循环是用来分析热机的工作过程，包括四个步骤：等温吸热、绝热膨胀、等温放热和绝热压缩。
卡诺循环分析图
理想气体从状态1（P1/V1/T1）恒温吸热膨胀到状态2（P2/V2/T1），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3/V3/T2），此后从状态3等温放热到状态 4（P4/V4/T2），最后从状态 4 绝热压缩回到状态 1。
卡诺循环坐标示意图
逆卡诺循环卡诺循环是一种既特殊又重要的循环，采用这种循环的热机效率最大。其力求解决的是，热量最大效率地从高品位向低品位传递。
逆卡诺循环是与卡诺循环相反的循环，是制冷理论的基础。其力求解决的是，热量从低品位向高品位传递。这一循环假定压缩过程是可逆的；除了两个换热器外，其余部分是绝热的；在冷凝与蒸发的过程中与两个恒温热源间没有传热温差；工质（制冷剂）在流动中不存在压力损失。
很显然，这一循环属于理想状态下得出的理论，并不具备实用价值，但它是实际制冷循环的改进方向。
实际应用中，制冷循环主要存在过热损失和节流损失，导致功耗增加、制冷量和制冷系数下降，而使其偏离逆卡诺循环的理想状态。而引发这两种损失出现的主因在于制冷剂的性能和节流循环的优劣。
因此，强化制冷剂性能、改进或优化节流和制冷循环，是提升空调热泵性能的两个核心方向。对应在实际应用，多如牛毛的制冷剂型号、不同形式的压缩机、包括双极压缩、复叠式等的制冷循环等等，都是制冷界针对这两个主因的做出的技术突破。
逆卡诺循环与实际制冷循环之间的关系，大致可以做如是类比：
逆卡诺循环类似拥有完美身材的型男，实际制冷循环类似于一个体态臃肿的胖子，暴饮暴食 不爱运动（类似过热损失和节流损失）让他一直偏离完美身材。当他开始减脂和塑身后（类似强化制冷剂性能、改进节流和制冷循环等），身材将开始接近完美身材。
关于卡诺循环、逆卡诺循环、过热损失和节流损失等，都是制冷循环中的重要内容，过程相对复杂，理论性较强。
建议做一般概念性了解即可，在此不做延伸。想深入了解的朋友可自行搜索资料学习。
系列简介
《热泵两联供入门九讲》，简称入门九讲，是由水舒适网2022年策划整理的热泵两联供基础性培训讲义。
共分9大部分，约7万字。以水舒适网5年内容沉淀为基础，参考空调厂商资料、行业媒体信息和暖通专业书籍，以热泵为起点，落脚在热泵两联供，从概念、系统、兴起、发展史、类型、厂商参与、安装、市场现状和未来走向等9个角度切入，对热泵两联供近40个热门话题进行阐述和探讨，尝试真实且系统地展示这一新品类的全貌。
6月1日开始在水舒适微信公众号陆续展出。
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