一.前言
传统建筑通常采用冷水机组和锅炉满足制冷和供暖的需求。然而，由于燃煤和燃气锅炉燃烧过程中会排放温室气体和颗粒物，因此并不环保。直接使用电力的电锅炉或电加热供暖方式由于一次能源效率低，故不节能。因此，热泵作为一种高效、冷热同源的设备，在世界范围内被广泛发展和应用。根据热源的类型不同，热泵一般分为空气源热泵（ASHP）、地源热泵（GSHP）和水源热泵（WSHP）等。
相比水源热泵和地源热泵，空气源热泵从环境空气中吸收或向空气中排出热量，具备成本低廉、应用场合广的优势。因此，空气源热泵在新建建筑中扮演着越来越重要的角色。近年来，空气源热泵在建筑供冷和供暖中的应用得到了极大的发展。
二.空气源热泵运行原理
空气源热泵与简单蒸汽压缩循环较为相似，也由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器串联而成，如图所示。制热模式下，空气能热泵从空气中吸收低品位的热量，通过压缩机的转化，形成高温热量，再通过冷凝器把升高的热量转移到水中；然后液态制冷剂经膨胀阀为低压两相状态，通过蒸发器吸收环境空气中的热量。根据换热流体的不同，通常将空气源热泵分为两类：空气-空气型主要指分体式空调、组合式空调等，用于直接加热/冷却室内空气；空气-水型主要指空气源热泵冷热水机组，用于向空调机组、热水系统等不同类型的室内末端装置供应冷热水。
本次主要介绍空气源热泵在建筑热水系统中的应用，在建筑给排水领域，空气源常和太阳能以及电加热系统联合使用或者单独和电加热系统构成一套热水供热系统。
三.空气源热泵机组主要部件及作用
热泵热水器是由：压缩机、冷凝器、蒸发器、轴流风扇、储液罐、过滤器、膨胀阀和电子自动控制器等组成。其中蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀称为四大部件。
3.1蒸发器
蒸发器是空气源热泵系统中的热交换器，其功能是从外界空气中吸收低温热能。工作时，低温制冷剂通过蒸发器，与外界空气进行热交换，从而使制冷剂蒸发并吸收热量。这个过程使得外界空气变冷，而制冷剂变成低温低压的气体。
3.2压缩机
蒸发器中的低温低压制冷剂被压缩机吸入，经过压缩后变成高温高压气体。压缩机的作用是增加制冷剂的压力和温度，使其能够释放更多的热量。
3.3冷凝器
高温高压制冷剂经过冷凝器，在这里与热水进行热交换。制冷剂释放出的高温热量被传递给热水，从而使热水的温度升高。在这个过程中，制冷剂由气体态转变为液体态，释放出大量热量。
3.4膨胀阀
高温高压制冷剂经过冷凝器后，变为高压液体。然后制冷剂通过膨胀阀，压力迅速降低，使其变为低温低压状态，从而准备进入蒸发器重新循环。
四.空气源热水系统原理图
（一次加热式热泵热水机组与太阳能联合）
1. 上图适用于一次加热式热泵热水机组与太阳能联合使用的热水系统，热泵机组最多可16台并联。
2. 系统中热泵机组的启、停由生活热水箱中水位控制。当水箱液位低于S2，电磁阀M4、热泵机组开启；当水箱液位高于S1，电磁阀M4、热泵机组关闭。
3. 若机组有内置电磁阀或类似功能的阀门，电磁阀M4可以取消。
4. 当太阳能水箱中的温度传感器T3测得水温高于55℃时，电磁阀M2打开；当水温低于50℃时，电磁阀M2关闭，太阳能集热系统采用温差循环。
5. 电加热器作为备用系统，同时可在下列情况下使用：
5.1 T4检测环境温度低于某值（如7℃），M3打开，M4关闭，电加热器开启。当环境温度（温度可设定）升高后，电磁阀M3关闭，M4开启，电加热器关闭。当水箱液位高于S1，电磁阀M3、电加热器关闭。
5.2 T2检测水箱温度低于某值时（如45℃），生活热水一次循环泵、电加热器开启。温度高于60℃时，生活热水循环泵、电加热器关闭。
6. 当T1检测管道中水温低于某值时，电磁阀M1打开，生活热水回水与冷水给水管中的自来水在混水器处混合后进入主机。
7. 机组出水温度在48~60℃内可设定，设定后，机组实际出水温度将一致恒定在设定温度，重新设定后重新恒定。
8. 本系统适用于设备放在屋顶上的情况。如放在低处时，生活热水供水管设加压设备；生活热水回水管上设减压限流措施。
9. 在最冷月平均气温<10℃且>0℃的地区采用空气源热泵供应热水时，应设辅助热源；在最冷月平均气温>10℃时，可不设辅助热源。
（带循环加热功能的一次加热式热泵热水机组）
1. 上图适用于以一次加热式热泵热水机组（带有循环加热功能）为主机的热水系统。热泵主机和电加热器主要用于给水的一次加热。
2. 机组设有两个进口，一个出口。
3. 系统中热泵机组的启停由生活热水箱中水位控制。当水箱液位低于S2,电磁阀M3、热泵机组开启；当水箱液位高于S1，电磁阀M3、热泵机组关闭。
4. 电加热器作为备用系统，其启停由T3和水箱水位控制。T3检测环境温度低于某值时（如7℃），电磁阀M2打开，M3关闭，电加热器开启；当环境温度（温度可设定）升高后，电磁阀M2关闭，M3开启，电加热器关闭。当水箱液位高于S1，电磁阀M2、电加热器关闭。
5. T2检测保温水箱中水温低于某值时（如45℃），热水一次循环泵开启，主机开启，待水温提高。在此过程中冷水给水管中无冷水进入主机。
6. 当T1检测管道中水温低于某值时，电磁阀M1打开，生活热水回水直接进生活热水箱。
7. 机组出水温度在48℃~60℃内可设定，设定后，机组实际出水温度将一致恒定在设定温度。
8. 本系统使用于设备放在屋顶上的情况。如放在低处时，生活热水供水管设加压设备；生活热水回水管上设减压限流措施。
9. 在最冷月平均气温<10℃且>0℃的地区采用空气源热泵供应热水时，应设辅助热源；在最冷月平均气温>10℃时，可不设辅助热源。
