标题：热泵原理
定义
热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。 
热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的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（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。 
热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。
热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统，它被形象的称为“热量倍增器”。目前在市场上广泛出现的家用冷暖空调器上，就已经广泛地应用了热泵制热，其制热系数已高达3以上。那么，利用热泵的原理来制取热水，消耗一度电所获得的热水，比普通电热水器消耗三度电所获得的热水还要多，这是传统热水器所不能企及的。
基本原理
热泵热水器的基本原理：它主要是由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成。接通电源后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出系统，同时，蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，被工质加热后送去供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，如此反复循环工作，空气中的热能被不断“泵”送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，最后达到55℃左右，正好适合人们洗浴，这就是空气源热泵热水器的基本工作原理。
  原理图
如上图所示，压缩机出气为高温高压气体，经冷凝器换热变为高压低温汽液混合物，失去的热量由热水带走为用户供热，经储液罐和膨胀阀变为低压低温气体进入蒸发器蒸发吸热，吸收外界低品位的热能（可以是江河、湖泊、地下水、地下土壤层、空气等即我们所说的水源、地源、空气源热泵），最后蒸发器出来的低压气体进入压缩机完成循环。
空气源热泵特点
特点：
1、用新一代美国谷轮柔性涡旋式压缩机，机组可靠性、效率更高；
2、电子膨胀阀本身具有很大的调节能力，从而更保证了更强的节流能力；
3、管翅片热交换器采用内螺纹铜管，翅片采用亲水铝箔，具有高效的热交换性能，从而增大其换热量；
4、机组冷凝器采用耐腐蚀钛金换热器，换热能力充足，能效比更高（COP可达5.0以上）；
5、拥有专利的融霜控制技术，保证机组具有良好的制热性能，除霜更快更彻底。[1]
制冷制热工况转换
那么如何实现冬制热夏制冷？
通过加装四通阀实现系统管路的变化从而实现系统工况转变，如下图1、图2
  制热工况
图1 
  制冷工况
图2
图1为制热工况，压缩机出气直接进入风侧换热器进行冷凝放热，（放出的热量由风带走送至用户处，即暖风），通过节流阀或毛细管后进入水侧换热器蒸发吸热，（吸收水源中的热量，例井水、江、河等），最后回到压缩机完成循环，实现从自然界提取热能的目的；
图2为制冷工况，压缩机出气直接进入水侧换热器进行冷凝放热，过节流阀或毛细管后进入风侧换热器蒸发吸热，（吸收回风中的热量），最后回到压缩机完成循环，实现制冷的目的。应用[2]热泵被广泛的应用在空调，电冰箱等以制冷为目的的家用电器上。 它也可以在冬天使用地热来加热房屋，也可以在夏天来冷却房屋。（因为在地下处于恒温，而在特定深度的温度正好是舒适的温度）。
热泵热水器在泳池中的运用
1.1 游泳池的热损失(别墅泳池设计里尤其注重)
游泳池有室外露天游泳池（场）以及室内温水游泳池（馆）两大类。从游泳池的使用性质分，有比赛池，训练池，跳水池，儿童戏水池等；从经营性质分，有公用游泳池，商业宾馆内游泳池，也有私人别墅住宅内的游泳池等。但无论何种游泳池，都有一个要求维持池水温度恒定的要求，池水的温度因使用性质不同而异。游泳池的热损失有下列几个方面：（尤其是在别墅泳池设备的传导中）
1）游泳池池水因水面蒸发，水面传导，池底和池壁传导而不断损失热量。
2）因人们在游泳池内游泳，会损失一部分池水，必须不断补充，而补充水需加热，需要补充一部分热量；
3）此外，整个游泳池的设备和管道也在不断向周围环境排放热量。
以上这一些损失的热量，都需要不断补充，才能维持池水有一定的温度。这些热损失再加上游泳场馆淋浴等用热的负荷可以称之为经常性用热负荷。
另外，恒温池水也有一次性全部更换新的要求。为了清洗，消毒的要求，在一定时段内，要求将池水全部放空，重新输入温水。如果补充的水是冷水（水温在5-15℃），那末，加热整池水需要的用热量就是一次性冲击负荷。
1.2 游泳池池水温度（恒温泳池设备）
一般室内游泳池池水温度为24－29℃，室外的为22－30℃。如室内游泳馆有完善的空调采暖设施，可以取为25℃；如果气温低，可以取为27℃。热损失与池水温度高低有关，也与周围环境（例如空气）温度有关。一般室内环境温度比池水温度高1-2℃。国外资料表明：室内游泳池最佳环境参数为：
空气温度 26-30℃
池水温度 25-28℃
地面温度 30-32℃
风 速 0.05-0.1m/s
相对湿度 50-60%
1.3 室内游泳馆相对湿度（恒温泳池设备）
维持室内游泳馆内一定的相对湿度十分必要。当室外温度为-10℃，室内空气相对湿度为50-60%，设双层窗的传热系数为2.9W/m2时，玻璃窗户上仍会潮湿、结露；即使室外气温为-1℃，室内为28℃ 时，也会结露。因而游泳池场馆必须除湿。
1.4 游泳池的用热负荷计算
前者提到，对于游泳池用热的经常性负荷，有：
a.水面蒸发散热；
b.水面传导散热；
c.池底，池壁传导散热；
d.设备及管道散热；
e.补水加热量；
f.游泳场馆淋浴等用热；
由于蒸发散热，传导散热等计算十分复杂，而且必须有游泳池结构的详细尺寸，气象，土壤等资料，为了估算的方便，对于a,b,c,d四项，可以合并为一项，即：按游泳池水面面积m2计的平均热散失量。可以见表1
表1 
环境温度℃ 5 10 15 20 25 26 27 28 29 30
露天 KJ/h 4522 4187 3852 3433 2931 2847 2721 2596 2470 2302
游泳池 w 1256 1163 1070 953 814 791 756 721 686 639
室内 KJ/h 2345 2177 2010 1842 1507 1465 1382 1340 1256 1172
游泳池 w 651 605 558 512 419 407 384 372 349 325
表中数值按下列条件计算：水温27℃，空气相对湿度50%，风速：室内 0.5m/s;室外 2 m/s
国外资料介绍，对于露天游泳池的热损失，也可以按下列数据估算；在水温为23℃，平均气温10－12℃时，
对流热损失 70―95W/㎡
辐射热损失 60－80 W/㎡（夜间）
辐射得热量 ≤180 W/㎡〔白天〕
蒸发热损失 350－700 W/㎡
补充水时的补热量 400－600 W/㎡
对于补水热损失，可以按补水量及补水温差进行计算而得。游泳池每天补水量占游泳池容积的百分数可见表2。
表2 
游泳池类别 比赛池 训练池 跳水池 室内公共池 露天公共池 儿童池 幼儿池 水球池 游泳跳水合一池
补充水量（%） 3－5 3－5 3－5 5－10 10－15 10－15 15 5 5
方案设计中建议：露天池取10%=B1；室内池取5%=B2。因补水需补热的小时功率可按下式计算
P=[(V×B×1000/24)×(t2-t1)/860] kW， （1－1）
式中：P－补水的补热功率，kW；
V－游泳池容积，m3；
B－补水量的百分数，%；
t1－补水初温，℃；
t2－池水温度，℃。
至于游泳馆所用的淋浴、洗涤等生活热水用量的计算及制热所需负荷，可按常规计算。
对于一次性冲击负荷，则按照换水量以及水温升来计算其总用热功率和小时用热功率（机器所需的制热功率）。总用热功率QZh
QZh=1.15×V×（t2－t1）×1000/860 kW， （1－2）
小时热功率Ph=QZh/T kW， （1－3）
式中：V－ 游泳池的总容积，m3；
t2－ 池水所需温度，℃；
t1－ 冷水温度，℃；
T－ 换水周期，h；
1.15－考虑在换水周期内的热损失附加值。
一般初次充水或换水的周期T为24－48h计。也就是说，要求在24－48h内完成整池的换水。至于间隔多长时间换一次水，应根据用户对于游泳池的使用要求和经营情况而定。由于池水是在不断循环过滤和消毒的，间隔时间相对比较长，可以是一个月，半年、甚至一年，对于桑拿浴性质的水池，有可能是一天换一次水。对于有几个游泳池的场馆，在计算负荷时，可以将换水时间错开。在选择主机时，可按一个最大容积的水池的一次性负荷来计算，也可以用换水周期的时间长短来调整。各种不同的游泳池的循环次数和周期可见表3。
表3 
类别 循环次数
n（次/日） 循环周期
T（小时） 类别 循环次数
n（次/日） 循环周期
T（小时）
比赛、训练池 4－2.4 6－10 公用池 4－3 6－8
跳水、私人池 3－2 8－12 儿童池 6－4 4－6
跳水、游泳合一池 3－2.4 8－10 幼儿池 24－12 1－2。[3]优点/缺点热泵原理利用电为房屋取暖和住宅用水加热，比使用电阻发热的电热器更加高效。安装起来也比使用天然气等方法简单便宜。缺点是在极度寒冷的情况下，它供热能力有所下降。所以当环境温度低于−5 °C (23 °F)时，取暖和热水供应比较困难。
热泵的分类
热泵分类有很多分法：
从吸热来源可以分为：空气源，水源，地源，水源地源又合称为：水地源。
空气源热泵，术语又叫风冷热泵，是通过风机吹风，蒸发器中低温冷媒与风接触换热，然后把热量能过冷媒压缩机再传递给需要加热的另一端。
水源和地源合称为水地源。因为这两种热泵其实都是吸收水中热量，以水为热量来源，不同点在于，水源多人称为是以江河湖海的水为热量来源，地源是以地下水为热量来源。
从用途可以分为：家用热泵、商用热泵、泳池热泵。
家用热泵，其实就是家用空气源热水器，因为都是小功率小匹数。
商用热泵，一般是指桑拿沐浴用热泵，此热泵功率较大，出水温度最高可达60度，高温热泵可以出水90度。
泳池热泵，是指用于对泳池水加热的热泵，和商用热泵原理基本相同，但防腐，水流量大，因游泳池水一般设计为28度左右，所以最高水温一般为43度。[4]  泳池热泵
从功能可以分为：单热热泵、冷热双供热泵、三联供、多功能除湿热泵。
单热泵泵，是指只输出热量的热泵，市场上没有特殊要求的均为此类
冷热双供热泵，是指可以制冷，也可以制热的热泵，但不能同时制冷制热。
三联供热泵，是指可以制冷，也可以制热，也可以同时制冷制热的热泵。
多功能除湿热泵，是指恒温恒湿泳池三集一体除湿热泵，热泵具有“除湿、热水、空调”及“换风、热回收”等多项功能的热泵，是室内泳池专业设备。该设备可分为大型卧式三集一体热泵[5]  卧式三集一体除湿热泵和柜式三集一体除湿热泵[6]
  柜式三集一体除湿热泵