促進可再生能(neng)源的(de)開發利用，改善能(neng)源結構，保(bao)護(hu)環(huan)境(jing)，實(shi)現經濟社會的(de)可持續發展，已經成(cheng)為我國一(yi)項(xiang)基(ji)本(ben)國策。地源熱泵(beng)(beng)系統作為可再生能(neng)源應(ying)用的(de)主要途徑之一(yi)，地源熱泵(beng)(beng)技(ji)術作為一(yi)種新(xin)型的(de)綠色(se)高效能(neng)源技(ji)術近幾年在(zai)(zai)我國發展迅速,在(zai)(zai)諸多領域(yu)得到了廣泛的(de)應(ying)用。

現在隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空調已經成為普遍的要求。作為中國傳統供熱的燃煤鍋爐不僅能源利用率低，而且還會給大氣造成嚴重的污染，因此在一些城市中燃煤鍋爐在被逐步淘汰，而燃油、燃氣鍋爐則運行費用很高。地源熱泵就是一種在技術上和(he)(he)經濟上都具有較大優勢(shi)的解決供(gong)熱和(he)(he)空(kong)調的替代(dai)方式。

地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵技術(shu)綠色、環保的(de)(de)性質已經得(de)到(dao)(dao)了(le)(le)(le)全(quan)球許多國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)的(de)(de)肯定和(he)認可(ke)。它在(zai)全(quan)球的(de)(de)覆蓋率(lv)已經占據了(le)(le)(le)40%，例(li)如(ru)美(mei)國(guo)(guo)(guo)、瑞(rui)士、奧(ao)地(di)(di)利、丹麥等(deng)科技水平(ping)(ping)和(he)生活水平(ping)(ping)極高的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)，都在(zai)使用(yong)這(zhe)類(lei)產品，那么地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵技術(shu)到(dao)(dao)底是(shi)何方(fang)神(shen)圣(sheng)呢？也許說到(dao)(dao)地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵人們(men)就(jiu)想到(dao)(dao)了(le)(le)(le)空調,是(shi)的(de)(de),這(zhe)兩(liang)者似乎從誕生之日(ri)開始(shi)就(jiu)已經息息相關了(le)(le)(le)。兩(liang)者一定要(yao)(yao)分個差別出來,那就(jiu)是(shi)不得(de)不提(ti)到(dao)(dao)地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵技術(shu)了(le)(le)(le),在(zai)國(guo)(guo)(guo)外,特別是(shi)歐美(mei)市場,地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵技術(shu)已經發(fa)展的(de)(de)非常(chang)成熟了(le)(le)(le),美(mei)國(guo)(guo)(guo)還在(zai)1998年為此頒(ban)布了(le)(le)(le)相關法律(lv),可(ke)見地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵技術(shu)的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)性。

地(di)源熱(re)泵技術是一種利用地(di)下(xia)淺層地(di)熱(re)資源既能供(gong)熱(re)又能制冷的高(gao)效節能環保型空調系統。地(di)源熱(re)泵通過輸(shu)入少量(liang)(liang)的高(gao)品位能源，即可(ke)實(shi)現能量(liang)(liang)從(cong)低(di)溫熱(re)源向高(gao)溫熱(re)源的轉移。在冬季(ji)，把土壤(rang)中的熱(re)量(liang)(liang)“取”出來，提高(gao)溫度(du)后供(gong)給室內(nei)用于采(cai)暖(nuan)；在夏季(ji)，把室內(nei)的熱(re)量(liang)(liang)“取”出來釋放到(dao)土壤(rang)中去，并且常年能保證(zheng)地(di)下(xia)溫度(du)的均(jun)衡。

在(zai)我國《采(cai)暖通(tong)風(feng)與空氣(qi)調節術語(yu)標準》（GB50155-92）中，對“熱(re)(re)(re)泵(beng)”的(de)(de)解釋是(shi)(shi)(shi)“能實(shi)現蒸發器(qi)和冷凝器(qi)功能轉(zhuan)換的(de)(de)制(zhi)冷機(ji)”；在(zai)《新國際制(zhi)冷詞典（NewInternationalDictionaryofRefrigeration）》中，對“熱(re)(re)(re)泵(beng)”的(de)(de)解釋是(shi)(shi)(shi)“以冷凝器(qi)放(fang)出(chu)的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)來供熱(re)(re)(re)的(de)(de)制(zhi)冷系(xi)統(tong)”。可(ke)見，熱(re)(re)(re)泵(beng)在(zai)本質上是(shi)(shi)(shi)與制(zhi)冷機(ji)相(xiang)同的(de)(de)，熱(re)(re)(re)泵(beng)（制(zhi)冷機(ji)）是(shi)(shi)(shi)通(tong)過作功使(shi)(shi)熱(re)(re)(re)量(liang)從(cong)溫度(du)低(di)的(de)(de)介(jie)質流向溫度(du)高的(de)(de)介(jie)質的(de)(de)裝(zhuang)置，它們(men)的(de)(de)區別(bie)只是(shi)(shi)(shi)運行工(gong)況(kuang)不同。其(qi)工(gong)作原理是(shi)(shi)(shi)：由(you)電能驅動壓縮機(ji)，使(shi)(shi)工(gong)質（如R22）循環運動反(fan)復發生物理相(xiang)變過程(cheng)，分別(bie)在(zai)蒸發器(qi)中氣(qi)化吸(xi)熱(re)(re)(re)、在(zai)冷凝器(qi)中液(ye)化放(fang)熱(re)(re)(re)，使(shi)(shi)熱(re)(re)(re)量(liang)不斷得到交換傳遞，并通(tong)過閥門切(qie)換使(shi)(shi)機(ji)組實(shi)現制(zhi)熱(re)(re)(re)（或制(zhi)冷）功能。在(zai)此過程(cheng)中，熱(re)(re)(re)泵(beng)的(de)(de)壓縮機(ji)需要一(yi)定量(liang)的(de)(de)高位(wei)(wei)(wei)電能驅動，其(qi)蒸發器(qi)吸(xi)收的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)低(di)位(wei)(wei)(wei)熱(re)(re)(re)能，但熱(re)(re)(re)泵(beng)輸(shu)出(chu)的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)是(shi)(shi)(shi)可(ke)利用的(de)(de)高位(wei)(wei)(wei)熱(re)(re)(re)能，在(zai)數量(liang)上是(shi)(shi)(shi)其(qi)所消耗的(de)(de)高位(wei)(wei)(wei)熱(re)(re)(re)能和所吸(xi)收低(di)位(wei)(wei)(wei)熱(re)(re)(re)能的(de)(de)總和。熱(re)(re)(re)泵(beng)輸(shu)出(chu)功率與輸(shu)入(ru)功率之比稱為熱(re)(re)(re)泵(beng)性能系(xi)數，即COP值（Coefficientof Performance）。

地源熱泵技術的特點使用電力，沒有燃燒過程，對周圍環境無污染排放；不需使用冷卻塔，沒有外掛機，不直接向周圍大氣環境排熱，沒有熱島效應，沒有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。一機三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水。使用壽命長：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調器的2-4倍。全電腦控制，性能穩定，可以電話遙控，可以進行溫濕度控制和新風配送。

地（水）源熱泵機組的工作原理

地(di)(di)(di)(di)(di)（水(shui)(shui)）源(yuan)(yuan)熱(re)泵是利用水(shui)(shui)與地(di)(di)(di)(di)(di)能(neng)（地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)、土壤或地(di)(di)(di)(di)(di)表水(shui)(shui)）進行(xing)冷熱(re)交(jiao)換來作為(wei)水(shui)(shui)源(yuan)(yuan)熱(re)泵的冷熱(re)源(yuan)(yuan)，冬(dong)季把地(di)(di)(di)(di)(di)能(neng)中(zhong)的熱(re)量“取”出來，供(gong)給室(shi)內采暖，此時(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)能(neng)為(wei)“熱(re)源(yuan)(yuan)”；夏季把室(shi)內熱(re)量取出來，釋(shi)放到地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)、土壤或地(di)(di)(di)(di)(di)表水(shui)(shui)中(zhong)，此時(shi)(shi)地(di)(di)(di)(di)(di)能(neng)為(wei)“冷源(yuan)(yuan)”。具有(you)高效節能(neng)、經濟環保、安全可(ke)靠、可(ke)自動運行(xing)等(deng)優(you)點。

地源(yuan)熱泵(beng)技術的(de)可(ke)再生、經濟有效(xiao)、環境效(xiao)益(yi)顯著(zhu)、一機多用，應(ying)用范圍廣，系(xi)統(tong)維護(hu)費(fei)用低等優點(dian)也是它可(ke)以昂(ang)首面對這個世界的(de)前提，隨著(zhu)綠色、環保的(de)理念不(bu)斷深入，地源(yuan)熱泵(beng)技術受(shou)歡迎程度一定會(hui)加(jia)深。

地源熱泵與空氣源熱泵比較

空氣源熱泵以室外空氣為一個熱源。在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源，從室外空氣中吸收熱量，經熱泵提高溫度送入室內供暖；其性能系數（COP）一般在2～3。空氣源熱泵系統簡單，初投資較低。空氣源（風冷）熱泵目前的產品主要是家用熱(re)(re)泵空(kong)調器、商用單元式(shi)熱(re)(re)泵空(kong)調機(ji)組(zu)和風冷熱(re)(re)泵冷熱(re)(re)水機(ji)組(zu)。

空(kong)(kong)氣(qi)(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)主要(yao)缺(que)點(dian)是在(zai)夏季高(gao)溫(wen)(wen)制(zhi)冷(leng)和冬(dong)季寒冷(leng)天(tian)氣(qi)(qi)制(zhi)熱(re)(re)(re)時效率大(da)大(da)降低(di)。此(ci)外(wai)，其所必(bi)需的(de)(de)(de)室(shi)外(wai)機或(huo)冷(leng)卻塔(ta)對(dui)建筑物有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)影響(xiang)。空(kong)(kong)氣(qi)(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)制(zhi)熱(re)(re)(re)量(liang)隨室(shi)外(wai)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度降低(di)而(er)減少，這與建筑熱(re)(re)(re)負荷(he)需求趨勢正好相(xiang)反(fan)。因此(ci)當室(shi)外(wai)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度低(di)于(yu)熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)工(gong)作的(de)(de)(de)平衡點(dian)溫(wen)(wen)度時，需要(yao)用(yong)電或(huo)其他輔助熱(re)(re)(re)源(yuan)(yuan)對(dui)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)進行加熱(re)(re)(re)。而(er)且，在(zai)供熱(re)(re)(re)工(gong)況(kuang)下空(kong)(kong)氣(qi)(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)蒸發(fa)器上會結霜(shuang)，需要(yao)定(ding)期除(chu)霜(shuang)，這也消耗大(da)量(liang)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。在(zai)寒冷(leng)地區和高(gao)濕度地區熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)蒸發(fa)器的(de)(de)(de)結霜(shuang)可成為(wei)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)技術障礙。在(zai)夏季高(gao)溫(wen)(wen)天(tian)氣(qi)(qi)，由于(yu)其制(zhi)冷(leng)量(liang)隨室(shi)外(wai)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度升(sheng)高(gao)而(er)降低(di)，同樣可能(neng)導致系統不能(neng)正常工(gong)作。空(kong)(kong)氣(qi)(qi)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)(re)泵(beng)(beng)不適用(yong)于(yu)寒冷(leng)地區，在(zai)冬(dong)季氣(qi)(qi)候較(jiao)溫(wen)(wen)和的(de)(de)(de)地區，如(ru)我國(guo)長江中下游地區，已得到(dao)相(xiang)當廣泛(fan)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。

地源熱泵系統的分類及其優缺點

3.1地下水源熱泵系統(Groundwaterheatpumps,GWHPs)

地(di)(di)下水(shui)源熱(re)(re)泵(beng)系統也就是通常(chang)所說的深井回灌(guan)式水(shui)源熱(re)(re)泵(beng)系統，通過建造抽水(shui)井群將(jiang)地(di)(di)下水(shui)抽出(chu)，通過二次換熱(re)(re)或(huo)直接送至水(shui)源熱(re)(re)泵(beng)機組(zu)，經提取熱(re)(re)量或(huo)釋放熱(re)(re)量后(hou)，由回灌(guan)井群灌(guan)回地(di)(di)下。

其最大優點(dian)是非常經濟，占(zhan)地面積小，但要(yao)注意(yi)打井區域必(bi)須符合下列條件：1.水質良(liang)好；2.水量(liang)豐富(fu)；3.回(hui)灌(guan)可(ke)靠；4.符合標準(zhun)。

圖2 地下水(shui)源熱泵系統示意圖

3.2地下耦合熱泵系統（Ground-coupleheatpumps，GCHPs）

地(di)(di)(di)下耦合熱(re)泵系統也稱(cheng)埋(mai)管式土(tu)壤(rang)(rang)源(yuan)(yuan)熱(re)泵系統，還有另外一(yi)個術(shu)語(yu)叫(jiao)Groundheatexchanger，即地(di)(di)(di)下熱(re)交換器地(di)(di)(di)源(yuan)(yuan)熱(re)泵系統。這一(yi)閉(bi)式系統方式，通過中(zhong)間介質（通常為水(shui)或(huo)者是(shi)加(jia)入防凍劑(ji)的水(shui)）作為熱(re)載體，使中(zhong)間介質在埋(mai)于土(tu)壤(rang)(rang)內(nei)部的封(feng)閉(bi)環路中(zhong)循(xun)環流動，從而實現與大地(di)(di)(di)土(tu)壤(rang)(rang)進行熱(re)交換的目的。

3.2.1 水平埋管地源熱泵系統（Horizontalground-coupledheatpump）

對(dui)于水平式埋管(guan)系統，其(qi)(qi)優點(dian)有：安裝費用(yong)比垂(chui)直式埋管(guan)系統低，應用(yong)廣泛，使用(yong)者易于掌握(wo)，其(qi)(qi)缺點(dian)有：占地(di)面積(ji)大，受地(di)面溫度影響(xiang)大，水泵耗電(dian)量大。

圖(tu)3.1 串聯(lian)式水平埋管示(shi)意圖(tu)

圖(tu)3.2 并聯式水平埋(mai)管示(shi)意圖(tu)

3.2.2 垂直埋管地源熱泵系統（Verticalboreholeground-coupledheatpump）

對(dui)于垂直式埋管(guan)系統，其(qi)優點有(you)：較小的(de)土(tu)地占用，管(guan)路(lu)及水泵(beng)用電少；其(qi)缺點是鉆(zhan)井費用較高；

垂直埋管地源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統有一種特殊形式叫：樁(zhuang)基換(huan)熱器(qi)（或叫做能(neng)量(liang)樁(zhuang)，Energy Piles），即在樁(zhuang)基里布設換(huan)熱管道。

圖(tu)3.3 垂直埋管示(shi)意圖(tu)

3.3 螺旋埋管地源熱泵系統（slinky ground-coupled heat pump）

3.3.1長軸水平布置的螺旋埋管地源熱泵系統

 圖3.4長(chang)軸水平布(bu)置的(de)螺(luo)旋埋管地源熱泵系(xi)統示(shi)意(yi)

3.3.2長軸豎直布置的螺旋埋管地源熱泵系統（盤旋布置埋管地源熱泵系統）

圖3.5長軸豎(shu)直布置的(de)螺旋埋管地源熱泵系統示(shi)意

3.3.3螺(luo)旋埋管地(di)源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統有一種特殊布置(zhi)形(xing)式叫(jiao)：溝(gou)渠集水器式螺(luo)旋埋管地(di)源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統，也有學(xue)者把(ba)它歸到多層水平埋管地(di)源(yuan)熱泵(beng)系(xi)統。

圖(tu)3.6溝渠(qu)集水器式螺旋埋管(guan)地(di)源熱泵(beng)系統示意

 3.2 地表水熱(re)泵系統（Surface-waterheatpumps,SWHPs）

通過直接(jie)抽取或者間接(jie)換熱的(de)方(fang)式(shi)，利用包括江水(shui)(shui)、河水(shui)(shui)、湖(hu)水(shui)(shui)、水(shui)(shui)庫水(shui)(shui)以及海水(shui)(shui)作為熱泵冷(leng)熱源(yuan)。歸屬于(yu)水(shui)(shui)源(yuan)熱泵方(fang)式(shi)。

其優點有：在10米或更深的湖中(zhong)，可(ke)提供10℃的湖水(shui)直(zhi)接制(zhi)冷(leng)，比(bi)地下埋管系統投資要小，水(shui)泵能耗較低(di)，高可(ke)靠性，低(di)維修要求、低(di)運行(xing)費用，在溫(wen)暖地區，湖水(shui)可(ke)做熱源。

其缺點(dian)有(you)：在淺(qian)水(shui)湖中，盤(pan)管(guan)容易被破壞，由于水(shui)溫變化較大，會(hui)降低機組(zu)的效率(lv)。

圖(tu)(tu)3.7地(di)表水直(zhi)接抽取(qu)示(shi)意圖(tu)(tu)

3.8地表水間接換熱示意

2.4單(dan)井換熱(re)(re)熱(re)(re)井(Standingcolumnwellheatpumps,SCW)

也就(jiu)是單管(guan)型垂直(zhi)埋管(guan)地(di)(di)(di)源熱(re)(re)(re)泵，在(zai)(zai)(zai)國(guo)外常稱為(wei)(wei)(wei)"熱(re)(re)(re)井(jing)"。這(zhe)種方(fang)式下(xia)，在(zai)(zai)(zai)地(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)位(wei)以上(shang)(shang)用鋼套作(zuo)為(wei)(wei)(wei)護套，直(zhi)徑(jing)和孔徑(jing)一致；地(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)位(wei)以下(xia)為(wei)(wei)(wei)自然(ran)孔洞(dong)，不加任何(he)固井(jing)設施。熱(re)(re)(re)泵機組出水(shui)(shui)直(zhi)接在(zai)(zai)(zai)孔洞(dong)上(shang)(shang)部(bu)(bu)(bu)進(jin)入，其中一部(bu)(bu)(bu)分在(zai)(zai)(zai)地(di)(di)(di)下(xia)水(shui)(shui)位(wei)以下(xia)進(jin)入周邊(bian)巖土換(huan)熱(re)(re)(re)，其余(yu)部(bu)(bu)(bu)分在(zai)(zai)(zai)邊(bian)壁(bi)處與巖土換(huan)熱(re)(re)(re)。換(huan)熱(re)(re)(re)后的流體在(zai)(zai)(zai)孔洞(dong)底(di)(di)部(bu)(bu)(bu)通過埋至底(di)(di)部(bu)(bu)(bu)的回水(shui)(shui)管(guan)被抽取作(zuo)為(wei)(wei)(wei)熱(re)(re)(re)泵機組供水(shui)(shui)。這(zhe)一方(fang)式主要(yao)應用于巖石地(di)(di)(di)層，典型孔徑(jing)為(wei)(wei)(wei)150mm，孔深(shen)450m。

該系統適用于巖石地(di)質地(di)區(qu)，該地(di)區(qu)巖石鉆孔費(fei)用高，而與(yu)巖石直接(jie)換(huan)熱，大大提高換(huan)熱效(xiao)率，節省鉆孔、埋管(guan)費(fei)用。須(xu)得注意分析具(ju)體(ti)地(di)質情況，做(zuo)好隔(ge)熱、封閉(bi)、過濾、實際換(huan)熱量測(ce)算等具(ju)體(ti)工作。

3.9單井(jing)換(huan)熱熱井(jing)示意(yi)圖