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空氣能熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)，其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。 　　一臺壓縮式熱泵裝置，主要有蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成，通過讓工質不斷完成蒸發(吸取環境中的熱量) →壓縮→冷凝(放出熱量)→節流→再蒸發的熱力循環過程，從而將環境里的熱量轉移到水中。 　　熱泵在工作時，把環境介質中貯存的能量QA在蒸發器中加以吸收;它本身消耗一部分能量，即壓縮機耗電QB;通過工質循環系統在冷凝器中進行放熱QC，QC=QA QB，由此可以看出，熱泵輸出的能量為壓縮機做的功QB和熱泵從環境中吸收的熱量QA;因此，采用熱泵技術可以節約大量的電能。 　　 熱泵技術發展史 隨著工業革命的發展，19世紀初，人們對能否將熱量從溫度較低的介質“泵”送到溫度較高的介質中這一問題發生了濃厚的興趣。英國物理學家J.P.Joule提出了“通過改變可壓縮流體的壓力就能夠使其溫度發生變化”的原理。1854年，W.Thomson教授(即大家熟知的Lord Kelvin勛爵)發表論文，提出了熱量倍增器(Heat Multiplier)的概念，首次描述了熱泵的設想。 　　 當時，熱泵供暖的對象主要是民用，供暖需求總量小，特別是對由于采暖方式及其對環境的影響尚沒有足夠的意識。人們采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，熱泵的發展長期明顯滯后于空調的發展。 　　上世紀30年代，隨著氟利昂制冷機的發展，熱泵有了較快的發展。

特別是二戰以后，工業經濟的長足發展帶來的對供熱的大量需求及相對能源短缺，促進了大型供熱及工業用熱泵的發展。1973年的全球性能源危機，進一步促進了空氣源熱泵機組在全世界范圍內的發展。但熱泵在世界范圍內的大規模商業應用是近20年的事，如美國，截止1985年全國共有14,000臺地源熱泵，而1997年就安裝了45，000臺，到目前為止已安裝了400，000臺，而且每年以10%的速度穩步增長。 我國的熱泵事業近幾年已開始起步，而且發展勢頭看好。目前，我國利用較多的是水源熱泵，而用空氣源熱泵制取生活用熱水在國內近兩年剛剛起步。