地源熱泵（區(qū)別于熱泵熱水器和太陽能熱泵熱水器）技術是一種利用淺層地熱資源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調技術。熱泵的理論基礎源于卡諾循環(huán)，與制冷機相同，是按照逆循環(huán)工作的。由于全年地溫波動小，冬暖夏涼，因此地熱可分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即冬季從土壤中采集熱量，提高溫度后供給室內采暖；夏季從土壤中采集冷量，把室內多余熱量取出釋放到地能中去。地源熱泵主要有以下幾種形式：

 

  (1)地下水熱泵：為開放系統。該系統占地面積小，非常經濟。它要求保證機組正常運行的穩(wěn)定水源，溫度范圍在7—21℃，需要打井，為保持地下水位需要注意回灌，從而不破壞水資源。

 

  (2)河湖水源熱泵：為開式或閉式系統。該系統投資小，水系統能耗低，可靠性高，且運行費用低，但盤管容易被破壞，機組效率不穩(wěn)。

 

  (3)土壤熱泵：為閉式系統。垂直埋管系統占地面積小，水系統耗電少，但鉆井費用高；水平埋管安裝費用低，但占地面積大，水系統耗電大。

 

  2地源熱泵伏于傳統空調的特性

 

  2.1在技術方面

 

  (1)傳統的空調系統不論是水冷還是風冷，由于它的換熱器必須置于暴露的空氣中，因此會對建筑造型造成不好的影響，破壞建筑的外觀；而地源熱泵把換熱器埋于地下，且遠離主建筑物，故不會對其造型產生影響。

 

  (2)風冷換熱器與水冷換熱器的換熱環(huán)境均為大氣，故不可避免地受到環(huán)境條件變化的影響，會明顯降低換熱效率；而地源熱泵換熱器是和大地換熱，換熱對象是1m以下的地層，其初始溫度大約等于年平均溫度，基本不受外界環(huán)境的影響。這種溫度特性使地源熱泵比傳統空調運行效率要高40％～60％。

 

  (3)普通空調對環(huán)境的影響是很嚴重的，它不僅對臭氧層造成嚴重的破壞和產生令人難以忍受的噪音，還由于夏季將廢熱排入大氣，冬季吸收大氣中的熱量而使大氣、住宅周圍的環(huán)境更加惡劣；而地源熱泵可以利用大地的蓄熱能力，把夏季多余的排入大地的熱能在冬季取用，把冬季多余的冷能在夏季取用，以達到冬夏兩季室內的供暖與供冷。同時該裝置的運行幾乎沒有排放物和廢棄物，所以不僅對大氣沒有影響，還能使大地不至于過冷和過熱。

  2.2在經濟方面

 

  (1)影響地源熱泵使用經濟性的因素很多，如國家能源政策、環(huán)保政策、電與燃料價格、建筑環(huán)境、使用者和氣候條件等。根據我國目前的現狀，由于這些方面的因素而導致的運行費還有待進一步研究，難以獲得準確的結論，但是可以借鑒美國等發(fā)達國家的經驗，世界環(huán)境保護組織在一份有關空調未來的報告中得出結論：設計安裝良好的地源熱泵，可以節(jié)約30％～40％甚至更高的供熱制冷空調的綜合運行費用。

 

  (2)由于技術方面的優(yōu)勢，可以節(jié)省運行費用40％～60％。

 

  (3)地源熱泵系統還可以集采暖、空調制冷和提供生活熱水于一身?！?a href="http://kaichele.cn/t/熱泵系統.html" >熱泵系統可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調和生活熱水加熱的三套裝置或系統，從而也增加了經濟性。由此可得出結論：地源熱泵系統雖然由于室外部分比較復雜，初次投資高于普通空調系統，但普通空調的運行費用遠高于地源熱泵系統，—般州年時間就可以將增加的初次投資回收。

 

  普通空調壽命一般在15年左右，而地源熱泵的地下換熱器由于采用高強度惰件材料，埋地壽命至少50年。因此，從使用壽命和運行費用來考慮，地源熱泵系統的經濟性是高于普通空調系統的。

 

  中國長江流域及其周邊地區(qū)有幾個省市，是中國經濟高速發(fā)達的地區(qū)，面積為180000km2，人口為5.5億，國民生產總值約占全國的48％，是一個人口最密集，經濟、文化比較發(fā)達的地區(qū)。按照我國建筑氣候劃分，該地區(qū)屬于“夏熱冬冷”地區(qū)。即夏季氣候I：q熱，最熱月平均溫度為25～30℃且以28～30℃居多，多數地方高于35℃的酷熱天氣長達半個月至一個月，比世界上同緯度其他地區(qū)高出2℃左右，是地球上這個緯度范圍內除沙漠干旱地區(qū)以外最炎熱的地區(qū)，而且相對濕度經常高達80％左右；冬季潮濕寒冷，最冷月平均溫度為2～7℃，大多數在2～5℃之間，是地球上同緯度冬季最寒冷的地區(qū)。長江中下游沿岸及以北一帶，日最低氣溫低于5℃的天數長達兩個月甚至三個月的時間，且相對濕度仍然很高，達73％～83％。因此該地區(qū)供冷和供暖大致相當，冷暖負荷基本相同，故適合在該地區(qū)推廣地源熱泵技術，從而充分發(fā)揮地下蓄能的作用。

 

  長江流域及其周圍地區(qū)人口集中，能源消耗量大，污染問題突出。而且本地區(qū)能源資源相對比較匱乏，能源供給形勢嚴峻。因此從節(jié)約能源，改善能源結構和保護環(huán)境這些問題考慮，也應該推廣熱泵這項節(jié)能技術。

 

  3展望與建議

 

  (1)長江流域及其周邊地區(qū)具有豐富的低溫環(huán)境資源，而且氣候條件是冬寒夏熱，需要較多的供熱和空調裝置。因此在該地區(qū)地源熱泵技術具有廣闊的推廣和應用前景。加速研究，大力發(fā)展熱泵節(jié)能技術，必將促進自然資源的合理利用，實現我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

 

  (2)影響土壤源熱泵廣泛應用的主要原因是對土壤源熱泵發(fā)展核心技術問題的研究和認識還很有限。據國際最新研究動態(tài)表明，它的核心技術問題是地埋式換熱器的傳熱強化、土壤源熱泵系統仿真及最佳匹配參數的研究。另一個主要原因是土壤源熱泵自身存在的缺點：地埋換熱器受土壤性質影響較大；連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動；土壤導熱系數小，使地埋換熱器的面積較大等。因此，國家有關部門應加強對熱泵核心技術的研究，并能提供一系列經濟激勵措施，來鼓勵用戶采用地源熱泵系統。

 

  (3)研究土壤源熱泵還存在以下幾個有待解決的問題：關于埋地盤管的數學模型和土壤熱場特點的理論研究還不夠深入，仍處于試驗階段；由于它涉及鉆探工程，使施工困難，系統投資比較大。因此在熱泵技術開發(fā)應用中應通過熱泵的批量生產和技術改進來降低成本，使熱泵技術的優(yōu)越性更加突出。

 

  (4)我國有關地源熱泵的現成技術資料不多，缺少這方面的設計、生產、安裝和維護人員，而且生產相關設備的廠家少，因此應增加技術資金的投入和相關技術人才的培養(yǎng)。同時向世界上熱泵技術比較發(fā)達的國家學習，但在學習過程中應注意：由于我國氣候條件與那些國家的氣候條件不同，因此我們不能照搬外國的技術成果，而應注意吸收國外正反經驗，合理布局，穩(wěn)步發(fā)展，在條件相對成熟的地區(qū)多進行試驗和總結。