在全球能源消耗和二氧化碳排放不断增加的背景下，提高能源效率和加速可再生能源的应用已成为国家能源政策的紧迫优先事项。热泵技术以其高效率和低碳排放特性，在过去几十年中广泛应用于建筑和工业热能供应领域。蒸汽压缩热泵（VCHPs），包括空气源、水源、地源和太阳能辅助形式，已成为供暖和制冷领域脱碳的关键技术。
然而，其大规模推广和性能提升受到应用场景所决定的两个主要挑战的制约。在建筑供暖和制冷领域，系统必须应对动态负荷波动和恶劣的环境条件，从而导致诸如蒸发器结霜、寒冷气候下供暖能力显著下降以及排气温度过高等问题。在工业过程中，对高温热能的需求暴露了传统热泵技术在制冷剂适用性、组件耐久性和系统架构方面的局限性。
图1统计了近期的高影响力综述文章，发现现有文献往往存在视角碎片化的现象：要么狭隘地关注特定热源（如太阳能辅助热泵SAHP或空气源热泵ASHP），要么孤立地讨论组件和系统的进展。组件级技术之间的相互联系和动态交互作用常常被忽视，导致对能效提升综合路径的理解存在空白[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]]。
基于此，本文采取了整体和综合的视角。如图2所示，在关键组件层面，我们不仅关注结构创新，还关注压缩机和换热器在变工况下的适应性协同作用。在系统配置层面，我们在分析改进的循环优化策略的同时，批判性地评估了制冷剂选择与控制之间的耦合挑战。在应用层面，我们提出了一种以热源为中心的哲学，详细阐述了空气源、水源、地源和太阳能辅助系统的能效提升策略。此外，我们引入了原创的评估概念，特别是针对水源热泵（WSHP）和地源热泵（GSHP）的PTR，以指导系统级的能量权衡决策。
相关文献来自Science Direct、EI和IEEE等主流数据库，筛选关键词包括ASHP、WSHP和GSHP。本文主要探讨了热泵在变工况和恶劣条件下的建筑应用适应性，以及其在高温工业过程中的扩展应用。我们始终强调智能性、多源互补性和系统级协同作用作为克服特定限制的统一策略。本文旨在推动VCHP组件和系统的创新，从而提升热泵作为可持续能源未来核心技术的作用。
