地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。

地源热泵分类 

地源热泵按能源来源分类： 

（1）地下土壤热交换器地源热泵系统 

（2）地下水热泵系统 

（3）地表水(湖水、河水、污水及海水)热泵系统 

地源热泵应用方式  

  地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类，从输送冷热量的方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。 

家用系统 ：

使用的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。

商用系统 ：

使用的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于办公大厦和商场超市等。

集中系统 ：

地源热泵布置在机房内，冷气和热能集中通过风道或水路分配系统送到各房间。

分散系统 ：

单独使用自己的热泵机组调节室内空气温度。一般用于办公楼、学校、商用建筑等此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。 

混合系统 ：

将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是  冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。（南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。 

地源热泵系统的形式

地源热泵系统按照室外换热方式不同主要有三类形式：

1、地耦管系统该方案只需在建筑物的周边空地、道路或停车场打一些地耦管孔，室外水系统注满水后形成一个封闭的水循环，利用水的循环和地下土壤换热，将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。故该方案不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。

2、地下水系统项目四周假如有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用开式地表水换热方式，即直接抽取地表水，将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热，可以避免对地表水的污染。此种换热方式可以节省打井的施工费用，室外工程造价较低。

3、地表水系统项目四周假如有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用抛放地耦管换热方式，即将盘管放入河水中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用；另一方面也保证了河水的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。

地下水水源热泵

地下水源热泵以地下水作为冷热“源体”，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。

用地下水源热泵机组作冷/热源时，主机采用地下水源热泵，夏季用地下水作为冷却水使热泵制冷承担室内的空调负荷，冬季用地下水作为热源使热泵制热向整个建筑物供暖，过渡季直接将地下水在风机盘管中循环进行降温。采用深井回灌技术对地下水实行保护性利用，可在建筑物周围开掘多口既能抽取又能回灌的深井，运行时为一抽两灌，每周倒换一次。这样省去了冷却塔循环水系统，即保持建筑整体美观，又不改变建筑物周围的微气候

由于地下水的温度在夏季低于环境温度10～18℃，可以大幅度降低热泵制冷的冷凝温度，同样条件下可节电三分之一以上。冬季地下水温度又明显高于环境温度，作为热源可以使热泵的cop保持在4以上。

普通风冷热泵的缺点是冬季可能结霜，而且在最冷、最热情况下机组的出力反而更小，地下水源热泵则没有这此特点，它没有结霜危险，而且由于地下水温的恒定性，其出力能维持在较恒定的水平。

二、地源热泵工作原理 

　 作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温，用著名的热力学第二定律准确表述是：“热量不可能自发由低温传递到高温”。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。

地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。 

（1）夏季制冷原理 

　　在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽——液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所需携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒——空气热交换器，以12-7℃的冷风的形式为房间供冷。

 （2）冬季制热原理 

　　在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过水路切换将水流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器的冷媒的蒸发，将水路循中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时，再通过冷媒/空气热交换器内的冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35-50℃的热风的形式向室内供暖。

  

图 1  地下水水源热泵

图 2  地表水水源热泵

图 3  污水源水源热泵

三、水源热泵特点:

　　1.可再生性

　　水源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，水源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。

　　2.高效节能

　　水源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。

　　3.环境和经济效益显著

　　水源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比也可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%，比燃气锅炉的效率高出了75%。

　　4.一机多用，应用范围广

　　水源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量，而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的初投资，地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

　　5.自动运行

　　水源热泵机组由于工况稳定，可以设计成简单的系统，部件较少，机组运行可靠，维护费用用低，自动控制程度高，使用寿命长。

 

一个工程项目是否可以采用水源热泵技术，取决于该项目所在地是否具有水源。如果有温度适宜、水量恒定的工业尾水、污水中水、地表水、海水等各种形式的水源，则可以直接从上述水源中提取冷热能。如果没有再考虑地下水方式是否可行。

地下水方式的优势是一年四季400米以上的浅表层水温相对恒定，但全国各地的地下水状况各不相同，有的地区严重缺乏地下水，有的地区当地政府严禁开采地下水，有的项目在建筑物周边空地根本不具有水井施工的客观条件，所以地下水方式会受到各种因素的限制。每一个地区的每一个项目在进行水源热泵项目论证时必须提前咨询相关职能部门（水利部门）及专业人员（钻井勘探、水利专业等），以确认项目所在地是否有符合水质使用标准且水量稳定的水源。