热泵是一种由电能驱动，能够高效利用低品位热能的加热装置。
根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温物体传 递到低温物体，但不能自发地沿相反方向进行。热泵基于逆卡诺循环原理，用少量电能驱动机组，通过系统中的工作 介质进行变相循环，把低品位热能吸收压缩升温后加以利用。因此，热泵本身并不生产热，只是热的搬运工。在我们 日常生活的环境中，比如空气、水或者土壤中存在大量没有得到充分开发的低品位热能，而热泵可以将其收集起来加 以利用。以空气源热泵为例，其常见传热工质 R22 冷媒常压下沸点为-40℃，凝固点为-100℃以下，蒸发极限温度在 -25℃左右，因此即使 0℃的环境温度与之相比也是热的，仍可交换一部分热能。从应用场景来看，目前热泵广泛应用 于家用热水、商用热水、家用户式采暖、商用供暖，同时也用于工农业领域的烘干、加热等工艺流程。
热泵发展至今已逾百年，近年来开始得到广泛关注。热泵的理论基础“卡诺循环”最早出现在 1824 年卡诺发表的论 文中，之后的 1850 年英国科学家开尔文提出“热量倍增器”的概念，成为热泵产品的雏形；1912 年，世界上第一台 水源热泵在苏黎世面世；二战时期，美国开始将热泵用于供暖，以缓解战争导致的电力不足；20 世纪 70 年代，日本、 瑞典等国家开始主动生产以室外空气作为热源的小型家用热泵，并且日本还通过大力发展热泵技术，在 20 世纪 80 年代大幅提高了热泵在低温条件下的运行效率。国内方面，1995 年以来在国内空调行业快速发展的背景之下，热泵 型空调的产量逐年上升，并且在 2006 年开始涌现出专业型热泵企业，不过彼时热泵产品的渗透率仍然较低；2008 年之后，在相关政策支持之下，行业进入规范化发展阶段，技术创新也有所加快，同时在“煤改电”政策的补贴之下， 热泵成为北方散煤采暖的替代方案之一，渗透率实现快速提升。
按照低位热源种类，热泵通常可分为空气源热泵、土壤源热泵和水源热泵等。1）空气源热泵以室外空气作为热源， 其优势在于热源最为普遍，在时间上随时可得、在数量上随需而取，所以在安装和使用上比较简单方便，但是冬季室 外侧的换热器容易结霜，导致机组的换热效率和供热能力下降，并且在运行过程中有一定噪音。2）土壤源热泵的优 势在于土壤相比于地表水和空气，其温度全年波动较小，能够在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度， 从而使机组运行更加高效、稳定和可靠，并且基本不存在除霜和噪音问题，但是由于土壤的传热性能欠佳，所以通常 需要较大的传热面积，导致埋管占地面积较大或深度较深，成本较高而且维护难度大，此外，如果冬夏取热和排热负 荷不平衡时，长期使用会造成地温升高或降低，导致热泵换热效果下降。3）水源热泵以地表或地下水源作为热源， 其优势在于水体温度相对稳定，机组运行稳定可靠，不存在冬季除霜问题，但取水构筑物复杂，较适用于中大规模工 程，如果利用地下水还需考虑回灌问题。由于空气热源最为普遍，因此空气源热泵是目前最常见的热泵形式。
