熱泵是什麼? 一篇文章看懂熱泵
熱泵是什麼？一篇文章看懂熱泵
熱泵系統透過壓縮、冷凝、膨脹與蒸發四大步驟，實現熱量搬運，廣泛應用於熱水器與工業加熱。
在全球推進2050淨零碳排背景下，熱泵這項綠色科技也逐漸成為應對氣候變化挑戰的重要工具 。熱泵用於製熱或製冷應用範圍廣泛，從住宅到旅館飯店，游泳池到醫院，各個商業和工業領域都能見到它的身影。
那麼熱泵到底是什麼?本文簡單介紹熱泵工作原理、種類、優缺點以及應用範圍等，幫助您快速了解這項正在改變我們能源使用的綠色科技。
熱泵原理
熱泵的工作原理通過壓縮和膨脹冷媒來實現熱能的吸收和釋放，將外界（如空氣、水）的熱能 轉移到高溫環境，來實現加熱或冷卻。
要理解熱泵原理，我們先來認識熱泵的基本構成。
熱泵構成
冷 媒 : 冷媒在銅管內流動就像我們的「血液」一樣，在熱泵系統內不斷循環，在不同溫度和壓力下吸收或釋放熱量，負責將熱量從一個地方傳遞到另一個地方。
壓縮機： 壓縮機就像我們的「心臟」，負責壓縮冷媒，當冷媒進入壓縮機壓縮後，冷媒溫度和壓力大幅上升，使冷媒能夠帶更多的熱量到冷凝器中。
冷凝器： 就像是一個「換熱器」，當壓縮後高溫高壓的冷媒流經冷凝器時，冷媒中的熱量會在冷凝器中傳遞給需要加熱的介質，同時冷媒從氣態凝結成液態。
膨脹閥： 像是一種「調節器」，膨脹閥調節冷媒的流量和壓力，冷凝後的高壓液態冷媒經過膨脹閥膨脹後，壓力和溫度迅速下降，然後以低溫低壓液態的形式進入蒸發器。
蒸發器： 就像是一個「吸熱器」，負責從環境中吸收熱量。低溫低壓的液態冷媒進入蒸發器，吸收外界（如空氣、水）的熱量後蒸發成氣態冷媒，並帶著這些熱量回到壓縮機。
首先冷媒在蒸發器中吸收外界（如空氣、水）的熱能(QL) 後蒸發成氣態冷媒，隨後經過壓縮機(We)壓縮成高溫高壓的冷媒進入冷凝器，冷媒在冷凝器中將熱量(QH)傳遞給需要加熱的介質，同時冷媒從氣態凝結成液態，再經過膨脹閥調節，大幅降低冷媒的壓力與溫度，轉換成低溫低壓冷媒，最後冷媒再回到蒸發器中繼續吸取外界的熱能(QL)，完成一個循環。
熱泵的工作原理其實可以很簡單地理解為「搬運熱量」的過程。依靠壓縮、冷凝、膨脹和蒸發四個步驟，實現熱量從外界（如空氣、水）搬運到需加熱領域( 如儲水桶、泳池)。可以想像熱泵就是一個神奇的搬運工不停地搬運熱量，把熱量從一個地方轉移到另一個地方，使熱泵能夠實現製熱或製冷的目。
熱泵的應用場所及類型
應用場所
熱泵的應用範圍非常廣泛，需要用到穩定且大量的熱水或冰水之場所都能夠使用熱泵，其中包含家庭、宿舍、工廠、飯店旅館、軍營、醫院、療養院、餐廳、工業用水、農畜養殖場、健身房、溫水游泳池等。
熱泵類型
熱泵根據其熱源分為空氣源 、水源、地熱源3大類型，而在台灣較為常見的熱泵為空氣對水熱泵、水對水熱泵、複合式熱泵及直熱式熱泵。
空氣對水熱泵 : 空氣對水熱泵又分為循環式和直熱式，主要由大氣中提取熱能供應穩定的熱水。常用於泳池、大型商業和工業設施等場所。
水對水熱泵水 : 對水熱泵主機主要從水中提取熱能，能夠同時供應冷、熱水系統。如飯店的空調系統和熱水淋浴系統。
複 合 機 熱 泵 : 複合機熱泵主機結合了空氣對水和水對水兩種系統，依據環境需求系統自動切換系統模式，為冷暖系統和冷熱水系統供應。複合式熱泵常用於醫院、大型商業和工業設施等場所。
直 熱 式 熱 泵 : 直熱式熱泵屬於空氣對水熱泵的應用，能短時間內提供高溫的熱水，出水透過系統控制水溫直達所需溫度。直熱式熱泵適用於需即時供應熱水或需穩定加熱的場所，如淋浴用水。
熱泵如何在生活中應用
以循環式空氣對水熱泵為例，用於建築中的熱水系統，熱泵主機在加熱過程中吸取大氣中的熱能同時排出冷氣，並將熱能傳遞至水中。熱泵系統搭配儲水桶來儲存熱水，透過馬達將水桶中的水送至熱泵再回到儲水桶循環加熱，直到水桶內的水溫滿足需求溫度並提供給整棟建築熱水。
實績案例
為甚麼要用熱泵
因應2050淨零排放政策，熱泵也成為全球的減碳好幫手。熱泵作為高效能源轉換設備，不僅能大幅降低能源消耗，更能夠減少碳排放，為地球環境保護做出巨大貢獻 。
熱泵的減碳優勢:
- 高能效比： 相較於傳統加熱設備，熱泵的能源效率COP可以高出3-4倍，同樣的能源輸入可以產生更多的熱量，從而減少能源消耗和碳排放 。
- 多功能應用： 熱泵不僅可以用於製熱，還可以用於製冷，這種一機多用的特性減少了對多種設備的需求，進一步降低了整體能源消耗和碳排放 。
- 可再生能源利用： 熱泵能夠有效利用空氣、水源和地熱等可再生能源，減少對化石燃料的依賴，從而降低碳排放 。
- 廣泛應用範圍：從住宅到 各個商業及工業領域，熱泵的應用範圍十分廣泛，在各個領域都能發揮減低碳排的作用 。
熱泵能源成本分析
熱泵熱水器利用可再生能源 ，無燃燒不排出廢氣，相比傳統電熱水器，熱泵熱水器的能源效率可以高出3-4 倍。熱泵的低耗電量比電熱水器節省75%的電熱費，比瓦斯熱水省 67%以上的瓦斯費，比鍋爐熱水器節省 73% 以上的重油費，更比液態瓦斯省78%以上的瓦斯費用。
熱泵的優缺點
熱泵優點：
- 高效節能-熱泵熱水器利用環境中的熱能來加熱水，通常效能（COP）在3至5之間，遠高於其他傳統熱水器。
- 運行成本低-雖然初期安裝成本較高，但由於其高效的能源利用，長期運行費用比電熱水器和燃氣熱水器更低。
- 環保節能-熱泵系統利用可再生的環境熱源（如空氣、水），降低了對化石燃料的依賴，減少碳排放對環境更加友好。
- 多功能性-熱泵可以與空調系統結合，同時提供制熱和冷卻功能，尤其在一些商型建築與工業設施中，熱泵可提供系統熱水和制冷。
- 持久耐用-熱泵系統的設計壽命通常較長，維護得當的情況下可運行10至15年。
熱泵缺點：
- 初期成本高-由於熱泵系統比較複雜導致初期成本較高，不過長期節能和低運轉費用能夠在後期抵消這些支出。
- 環境溫度需求-熱泵安裝建議氣溫在5℃以上，若在低溫環境（如寒冷地區）下，熱泵熱水器的性能會下降，效率可能不如溫暖氣候表現出色。
- 維護需求-熱泵雖然運行費用較低，但熱泵系統的維護比傳統電熱水器略微複雜，建議半年至一年保養清潔確保熱泵運行。
熱泵常見問題
熱泵熱水器工作環境如何？
無論是白天 、晚上、 晴天或陰天氣溫只要在5℃就能製造熱水。
熱泵熱水器使用壽命多長?
正常使用和維護下，熱泵熱水機的使用壽命可達10以上。
熱泵要安裝在哪些地方比較適合？
熱泵安裝位置的條件：只要是通風良好的地方，不論室內室外皆可。
熱泵如何維修保養?
定期維護包括清潔蒸發器、檢查冷媒、保持周圍環境清潔等。建議由專業人員半年至一年進行一次全面檢查。
以上就是熱泵的基本介紹，如果您有商、工業用熱泵熱水系統規劃的需求或相關的問題，歡迎來電或加入LINE 官方帳號與我們聯絡，弘昌熱泵MIT專業熱泵製造，擁有多年深厚的技術和豐富的經驗，領先的製造技術、規劃設計至維修保養，提供熱泵全面的服務。