空氣能熱泵技術實現了利用空氣能供暖和制熱水。在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以消耗一部分電能，用水泵把水從低處提升到高處，從而實現水的由低處向高處流動；同樣，人們可以消耗一部分高品位電能，用熱泵把熱量從低溫轉移到高溫。所以熱泵實質上是一種熱量提升溫度的裝置。以電能為驅動力，利用電動機驅動的制冷劑蒸氣壓縮循環、將低溫熱源(空氣或水)的熱量轉移到較高溫的被加熱的水中來制取生活熱水和采暖熱水的設備，稱為蒸氣壓縮式空氣能熱泵，也簡稱為空氣源熱泵。這種蒸氣壓縮式熱泵，采用逆卡諾循環原理設計。熱泵主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥等四部分組成。四大部件分擔熱泵循環的四個過程：蒸發器因受壓縮機的抽吸，制冷劑液體在低壓力低溫度下不斷蒸發，執行從環境空氣中吸取熱量的任務；壓縮機在電動機帶動下把吸入的氣體壓縮到高的壓力和高的溫度，執行補入高品位的電能把環境溫度的空氣能提升為溫度較高、品位較高熱能的任務；冷凝器擔負把高溫制冷劑的熱能用傳熱方式傳給被加熱的熱水，熱水得到的熱能大約等于蒸發器吸收的空氣能和壓縮機消耗的電能之和，在冷凝器內制冷劑放出熱量后由制冷劑氣體變成液體；膨脹閥擔負降壓和節流作用，冷凝的制冷劑液體經過膨脹閥降壓后再進入蒸發器，再重新蒸發。上述四個過程循環往復，完成不斷把熱量從周圍的大氣中搬移到高溫熱水中的總任務。由于用熱泵方式加熱水，僅消耗少量的電能，卻獲得了所消耗的電能和它從空氣中吸取的能量之和的熱量。熱泵熱水機從空氣中吸取的能量，約等于它比同功率電熱水器節省的能量。雖然熱泵消耗的電量、從空氣中吸取的能量和得到的熱量三者之間的比例與環境溫度、熱水溫度、換熱器的能力、熱泵系統性能等有關，但就目前普通熱泵而言，消耗1度電蒸氣壓縮式熱泵，能從空氣中吸收約3度電能量相當的熱量，扣除損失的熱量，能得約3.5度電能量相當的熱量來加熱水，節能效果顯著。如果冷量和熱量同時都能被利用，這樣的兩用熱泵的熱效率可達6～7倍，節能效果更加巨大。因此特別要提倡冷/熱綜合利用熱泵，即多功能多熱源的熱泵使用。
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