地源热泵的基本概念

地源热泵是一种以土壤、地下水作为低温热源的热泵空调技术。其原理是依靠消耗少量的电力驱动压缩机完成制冷循环，利用土壤温度相对稳定（不受外界气候变化的影响）的特点，通过深埋土壤的环闭管线系统进行热交换，夏天向地

下释放热量，冬天从地下吸收热量，从而实现制冷或供暖。

换言之：地源、水源热泵空调系统把夏天室内多余的热量通过热泵机组储存到相对稳定的大地中去，而冬天再把夏天通过热泵机组储存在大地中的能源提取出来，重新回放到室内，来完成室内房间的冷暖空调的需求，完成该系统的能源循环只需要少量的电力驱动。

由于系统采取了特殊的换热方式，使之具有传统空调系统无法比拟的优点，是真正高效、节能、环保的一种空调设备。

地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将建筑物内的余热转移到低位热源中，达到给建筑物降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代

锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可以供应生活热水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。

地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统，它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端，是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术，而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。

地耦管土壤源热泵系统中的土壤换热器按照埋管方式可以分为：水平式土壤换热器、垂直U型式土壤换热器、垂直套管式土壤换热器、热井式土壤换热器及直接膨胀式土壤换热器。

1）水平式土壤换热器

水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中，一般的设计埋管深度在2～4米之间，在只用于采暖时，土壤在整个冬天处于放热状态，沟的深度一定要深，管间距要大。

2）垂直U型式土壤换热器

垂直U型式土壤换热器是钻孔将U型管深埋在地下，因此与水平土壤换热器的比较具有使用地面面积小、运行稳定、效率高等优点。

3）垂直套管式土壤换热器

换热器有内套管和外套管的闭路循环系统，水从外套管的上部流入管内，循环时，水沿外套管自上至下的流动，从外套管的底部经内套管上流到顶部出套管。套管式土壤换热器适合在地下岩石深度较浅，钻深孔困难的地表层使用。通过竖埋单管试验，套管式换热器较U型管效率高20～25%。竖埋套管式孔距在3～5m，孔径在150～200mm，外套管直径Ф63～Ф90～Ф120mm，内套管直径Ф25～Ф32mm。

4）热井式土壤换热器

热井式土壤换热器是套管式换热器的改进，在地下为硬质岩石地质，可采用这种换热器。在安装时，地表渗水层以上用直径和孔径一致的钢管做护井套，护套管与岩石层紧密连接，防止地下水的渗入；渗水层以下为自然空洞，不加任何固井措施，热井中安装一个内

管到井底。内管的下部四周钻孔，其中上部分通过钢套直接与土壤换热，下部分循环水直接接触岩石进行热交换。换热后的流体在井的下部通过内管下部的小孔进入内管，再由内管中的抽水泵汲取水作为热泵机组的冷热源，此系统为全封闭系统。

1～4都归属于地下耦合土壤源热泵系统，称地耦管土壤源热泵系统或地下热交换器土壤源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质作为载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。这种换热形式的热泵系统，人们习惯的称为地源热泵。

为什么要大力发展地源热泵

党和国家明确提出：在“十一五”期间，必须加快建设资源节约型、环境友好型社会，要把节约资源作为基本国策，因此，推进建筑节能工作迫在眉睫。2007年6月，国务院发布《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》，明确提出要“大力发展可再生资源，抓紧制定出台可再生资源中长期规划”，特别提到推进对地热能等可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设。

由中国地质调查局浅层低温能研究所推广中心主办的第三届“地源热泵技术应用论坛”于2007年12月21日在北京举行。会上，有关专家、设计师就热泵系统在设计、施工中的经验以及在实际工作中所遇到的问题进行了探讨。

据报道，“地源热泵技术应用研讨会”已经成功地举办了两届，作为热泵行业每年一度的盛会，“地源热泵技术应用研讨会”集聚了行业内著名的热泵专家、设计师，就热泵系统在设计、施工中的经验以及在实际工作中所遇到的问题进行探讨。会上，有关专家、设计师还对华清集团“奥运村地源热泵系统”、“北京用友软件园”等成功案例进行了介绍，并且对北京市浅层地热资源做了初步的规划与展望。

地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源的即可供热又可制冷的新型高效环保节能技术，与传统中央空调系统相比，它实现了环保与节能的统一，在建筑供热空调中采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，此项技术代表着节能型中央空调的发展趋势，推广使用将对建筑节能目标的实现、合理利用资源、改善环境产生巨大的推动作用。

地源热泵的优势

地源热泵是以浅层土壤作为低品位热源，利用少量的电能，通过热泵机组将这种低品位的可再生能源源源不断地提取，用于各类建筑冬季供暖、夏季制冷和日常生活热水供应。它是一种节能、环保、先进、实用的新型空调系统，供暖运行费用约为电采暖的 1/3 ，而且没有任何污染物的排放，目前已经成为供热与制冷领域中最为经济有效的解决方案。

1）高效节能

以地表水、浅层地下水以及土壤等低品位热量作为冷热源，能量来源稳定可靠，运转效率比常规家用空调高 40% 以上，投入 1kw 电能可以平均获得 4.0kw 以上的冷量或热量。

2）一机多用

热回收式机组具有夏季制冷、冬季供暖以及加热生活热水的多重功能。

3）环保安全

系统运行过程中，没有任何气态、液态、固态污染物排放，也没有废热、废水损失。整个系统全封闭循环，不会造成对土壤和地下水的污染，可实现使用区域零污染。

4）初始投资低

家用供暖系统其初始投资与其它形式的空调系统所需投资相当，甚至更低。

5）运行费用低

机组利用浅层地热能，使机组的制冷 cop 值高达 5 以上(制热 cop 大于 3.5 )，远远大于普通风冷空调系统。运行费用比传统空调系统节省 40~60% 。

6）占地面积小

机组省去冷却塔和锅炉等设备，占地面积小，可以利用楼梯间的空间安装。

7）应用范围广

可广泛应用于写字楼、商场、景观、住宅、公寓、学校、体育馆、医院、工厂等场所的空调系统。

8）系统稳定、寿命长

土壤温度相对恒定，使得机组能在一个稳定的工况下工作，因此机组不存在除霜问题，避免了机组频繁启停；机组安装在室内，避免了风吹雨淋；机组采用热回收技术后，负荷减小，使用寿命亦相应延长。

国家关于地源热泵出台的相关政策和标准

2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》中规定：

可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。