熱泵背後的概念很簡單：透過電力驅動，將熱量轉移到周圍冷的或熱的建築中。這並不是一個新想法——早在 19 世紀 50 年代它們就已經被發明，自 20 世紀 60 年代以來就一直在千家萬戶中使用。
但突然之間，它們成為了最熱門的家電產品，因為它能極大的降低潛在的成本，同時產生了一定的氣候效益，最近的政策激勵措施也是另一個重要因素，所以熱泵引起了人們的廣泛關註。
雖然基本概念可能很簡單，但熱泵如何工作的細節卻很有趣。以控制家中溫度的名義，這個器材幾乎打破了物理定律。熱泵也變得越來越好：新機型更高效，更能應對寒冷的天氣。
所以讓我們深入研究，看看熱泵是怎樣運轉起來的。
熱泵從一個地方收集熱量，並將其高效的轉移至另一個地方。我們將主要討論熱泵在加熱方面的用途，它們也可以用於冷卻，從低溫的地方收集熱量，然後像空調一樣輸送它們。許多熱泵實際上都可以反向執行，取決於需要加熱還是制冷。
熱泵中發揮作用的核心是制冷劑：一種在回路中迴圈的液體，在迴圈過程中吸收和釋放熱量。透過電路供電保證制冷劑的迴圈。
當制冷劑透過熱泵時，它被壓縮和膨脹，在液體和氣體之間切換，使其在迴圈管路的不同的地方收集或釋放熱量。（如果這些細節對你來說已經足夠詳細了，請隨意跳到下一個問題。否則，和我一起加入了解熱泵是如何工作的旅程。）
想象一下：一個寒冷的冬天，比如說 25 華氏度（零下 5 攝氏度），你坐在客廳的沙發上，拿著一本好書，你的貓蜷縮在附近。你看了一眼恒溫器，它被設定在 68 華氏度，但有點冷。你走過去，把它調高了一點，上升到 70 華氏度。
熱泵一直在後台安靜的工作。現在它升高了一個檔位來提高溫度：內部的風扇和壓縮機開始加速，制冷劑開始移動得更快，將更多的熱量從室外轉移到室內。
當外面這麽冷的時候，從外面收集熱量似乎是違反直覺，所以讓我們看看制冷劑的迴圈過程，了解它是如何工作的。對於大多數熱泵來說，這個過程只需要幾分鐘。
熱泵制冷劑的沸點很低，通常低於-15 華氏度（-25 攝氏度）。所以在迴圈開始時，制冷劑通常以液體形式存在。即使在室外溫度很低的地方，這種狀態下的制冷劑也比外部空氣冷得多（在我們這個例子中，低 40 度以上）。
在第一階段，制冷劑透過熱交換器，經過外部空氣，加熱到開始沸騰，從液體變成氣體。
第二階段是透過壓縮機。壓縮機將制冷劑壓縮到一個更小的體積中，增加其壓力和沸點（這一分鐘至關重要）。使它溫度升高，所以當制冷劑透過壓縮機後，它的溫度比室內的房間溫度更高。
第三階段是透過另一個熱交換器。在經過熱交換器之前，制冷劑是一種溫暖的氣體，超過 100 華氏度，並流經一個相對較冷的房間。當它在風扇的幫助下將一些熱量轉移到房間裏時，它溫度降低，重新變成液體。
最後，在第四階段，液體制冷劑將透過一個膨脹閥，釋放壓力。就像擠壓一種材料可以加熱它，釋放壓力可以讓它再次冷卻，所以現在液體又回到了低溫，準備吸收更多的熱量重新進入室內。
化石燃料公司經常重復熱泵在嚴寒的天氣中無法正常工作的說法，因為這些公司有競爭產品可以銷售。核心因素是——熱泵在極端寒冷時效率會降低。隨著內外溫差的增大，熱泵必須更加努力地從外部空氣中收集熱量，並將其轉移到房間中
