熱泵是一種將低溫?zé)嵩吹臒崮苻D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难b置。通常用于熱泵裝置的低溫?zé)嵩锤氖俏覀冎車慕橘|(zhì)——空氣、河水、海水，或者是從工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中排出助工質(zhì)，這些工質(zhì)常與周圍介質(zhì)具有相接近的溫度。熱泵裝置的工作原理與壓縮式制冷機(jī)是一致的；在小型空調(diào)器中，為了充分發(fā)揮它的效能，在夏季空調(diào)降溫或在冬季取暖，都是使用同一套設(shè)備來完成的。在冬季取暖時(shí)，將空溫器中的蒸發(fā)器與冷凝器通過一個(gè)換向閥來調(diào)換工作。
在夏季空調(diào)降溫時(shí)，按制冷工況運(yùn)行，由壓縮機(jī)排出的高壓蒸汽，經(jīng)換向閥(又稱四通閥)進(jìn)入冷凝器，制冷劑蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器中吸熱，將室內(nèi)空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后被壓縮機(jī)吸入，這樣周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。在冬季取暖時(shí)，先將換向閥轉(zhuǎn)向熱泵工作位置，于是由壓縮機(jī)排出的高壓制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后流入室內(nèi)蒸發(fā)器(作冷凝器用)，制冷劑蒸汽冷凝時(shí)放出的潛熱，將室內(nèi)空氣加熱，達(dá)到室內(nèi)取暖目的，冷凝后的液態(tài)制冷劑，從反向流過節(jié)流裝置進(jìn)入冷凝器(作蒸發(fā)器用)，吸收外界熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸汽經(jīng)過換向閥后被壓縮機(jī)吸入，完成制熱循環(huán)。這樣，將外界空氣(或循環(huán)水)中的熱量“泵”入溫度較高的室內(nèi)，故稱為“熱泵”。上海冰箱廠生產(chǎn)的CKT一3A型窗式空調(diào)器，就是一種熱泵式空調(diào)器。在圖2—17的熱泵循環(huán)中，從低溫?zé)嵩?室外空氣或循環(huán)水，其溫度均高于蒸發(fā)溫度to)中取得Q。kcal/h的熱量，消耗了機(jī)械功ALkcal/h，而向高溫?zé)嵩?室內(nèi)取暖系統(tǒng))供應(yīng)了Qlkcal/h的熱量，這些熱量之間的關(guān)系是符合熱力學(xué)第一定律的，即Q1=Q0十ALkcal/h如果不用熱泵裝置，而用機(jī)械功所轉(zhuǎn)變成的熱量(或用電能直接加熱高溫?zé)嵩?，則所得的熱量為ALkcal/h，而用熱泵裝置后，高溫?zé)嵩?取暖系統(tǒng))多獲得了熱量：Q1—AL=Q0，kcal/h此一熱量是從低溫?zé)嵩慈〉玫?，如果不用熱泵裝置，就無法取得這一熱量。故用熱泵裝置旨可節(jié)省燃料，又可利用余熱。
熱泵的工作循環(huán)與熱機(jī)的工作循環(huán)正好相反，熱機(jī)是利用高溫?zé)嵩吹哪芰縼懋a(chǎn)生機(jī)械功的，而熱泵是靠消耗機(jī)械功將低溫?zé)嵩吹臒崃哭D(zhuǎn)移到高溫物體中去。若熱泵與熱機(jī)具有兩個(gè)相同的熱源溫度，則熱機(jī)循環(huán)的熱效率η=AL╱Q1；熱機(jī)循環(huán)的能量指標(biāo)----熱量轉(zhuǎn)換系數(shù)φ=Q1╱AL，故φ=1╱η。η值總是小于1的，故φ值是大于1的。若制冷機(jī)與熱泵具有兩個(gè)相同的熱源溫度，則它們之間的關(guān)系為：φ=Q1╱AL=Q0+AL╱AL=ε+1，ε是制冷機(jī)的制冷系數(shù)。由此可看出，熱量轉(zhuǎn)換系數(shù)的最小值是吁=1，在此極限情況下Q。=o，即沒有從低溫?zé)嵩次崃俊?/p>
作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區(qū)流向低溫區(qū)。但人們可以創(chuàng)造機(jī)器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)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(jī)相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。熱泵在工作時(shí)，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過傳熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源。
在運(yùn)行中，蒸發(fā)器從周圍環(huán)境中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，工質(zhì)蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后溫度和壓力上升，高溫蒸氣通過冷凝器冷凝成液體時(shí)，釋放出的熱量傳遞給了儲(chǔ)水箱中的水。冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥返回到蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)。