"地源熱泵"的概念，最早在1912 年由瑞士的專家提出，而這項技術(shù)的提出始于英、美兩國。北歐國家主要偏重于冬季采暖，而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似，因此研究美國的地源熱泵應(yīng)用情況，對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業(yè)尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為地源熱泵的冷、熱源。地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、地源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。 其中地源熱泵機主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進行熱量的傳遞，地源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。

        （1）地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)。由于地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

（2）地源熱泵屬經(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù)。其地源熱泵的COP值達到了4以上，也就是說消耗1KWh的能量，用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。

（3）地源熱泵環(huán)境效益顯著。其裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。

（4）地源熱泵一機多用，應(yīng)用范圍廣。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。然而實現(xiàn)地源熱泵主機系統(tǒng)的這一機多用，則需要一整套系統(tǒng)解決方案，其有動力輸配系統(tǒng)-----節(jié)能空調(diào)機房，室內(nèi)末端輸送設(shè)備采用地暖分集水器，水力平衡分配器，生活熱水采用多功能水箱。由此可體現(xiàn)出地源熱泵主機的一機多用也代表著暖通系統(tǒng)的整個運行體系。

（5）地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護費用低。地源熱泵的機械運動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，機組緊湊、節(jié)省空間；自動控制程度高，可無人值守。

由以上的特點可以看出，地源熱泵的技術(shù)以后可得到廣泛的應(yīng)用。

然而，地源熱泵要實現(xiàn)制冷制熱，則需要給它提供動力來輸送制冷制熱管道中的循環(huán)水，傳統(tǒng)機房可提供動力，但施工起來比較復(fù)雜，難度高，周期長，采購的材料種類多，需庫存，漏水隱患大等等問題，針對此，市場上開發(fā)了一款新型的動力輸配系統(tǒng)設(shè)備-----節(jié)能空調(diào)機房。此機房系統(tǒng)是將傳統(tǒng)機房中的所有部件進行集成模塊化，實行一體化安裝的模式。不僅在施工難度上大大降低了，而且無需庫存，漏水隱患大大降低了，還能與主機進行無限聯(lián)動等等，由此可以看出，節(jié)能空調(diào)機房實為一款為暖通行業(yè)提供一整套的解決方案.

地源熱泵主機可將空調(diào)、地暖、生活熱水三合為一。也就是地源熱泵的一機多用，為暖通系統(tǒng)提供整套方案，由此可采用市場上出現(xiàn)的節(jié)能空調(diào)機房，水力平衡分配器，儲能熱水水箱，這幾款設(shè)備能有效的解決以上問題，首先節(jié)能空調(diào)機房與地源熱泵主機配套，為其提供輸送循環(huán)水的動力，而其室內(nèi)末端使用水力平衡分配器，它能將末端的水力系統(tǒng)達到平衡，使其室內(nèi)的每個房間同時達到平衡，而且它無中間環(huán)節(jié)點，大大減少漏水隱患。

生活熱水可以采用儲能熱水水箱實現(xiàn)全年全天候使用，而且?guī)峄厥盏牡卦礋岜弥鳈C或者通過節(jié)能空調(diào)機房給它提供熱源?？梢缘贸觯?jié)能空調(diào)機房，水力平衡分配器，儲能熱水水箱這一套設(shè)備為暖通空調(diào)和供熱采暖提供了完美的解決方案，與此同時它也實現(xiàn)了將地源熱泵主機系統(tǒng)，地暖、空調(diào)、生活熱水能實現(xiàn)一體化安裝。

地源熱泵主機與節(jié)能空調(diào)機房的完美配合給整個暖通系統(tǒng)的供熱采暖提供整套的解決方案!節(jié)能空調(diào)機房和地源熱泵配套使用，其節(jié)能空調(diào)機房可為整個空調(diào)系統(tǒng)提供動力，它的內(nèi)部主要構(gòu)造有兩個泵，一個為水源側(cè)的泵，一個用戶側(cè)的泵。其水源側(cè)的泵是給地源熱泵的地埋側(cè)輸送循環(huán)水，而用戶側(cè)的泵就是為室內(nèi)末端設(shè)備輸送循環(huán)水，從而達到制冷制熱的目的。

在室內(nèi)末端輸送時，采用水力平衡分配器大大減少漏水隱患，末端冷熱效果均衡。在地源熱泵使用的同時，還可以回收制冷工作過程放出的熱量，用來制取生活用水。在這一整套系統(tǒng)中，地源熱泵主機與節(jié)能空調(diào)機房、水力平衡分配器，多功能水箱有機地結(jié)合在一起，為暖通空調(diào)和供熱采暖提供一整套解決方案。

總而言之，節(jié)能空調(diào)機房、水力平衡分配器、多功能水箱與地源熱泵的結(jié)合為整個暖通系統(tǒng)增加亮點，同時在安裝上便捷了很多，施工時間、采購周期都大大縮短了，人工成本也將低了等等。由此可見節(jié)能空調(diào)機房與地源熱泵的配合是未來暖通行業(yè)必然的發(fā)展趨勢。

水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。

開式系統(tǒng)：是直接利用水源進行熱量傳遞的熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)需配備防砂堵，防結(jié)垢、水質(zhì)凈化等裝置。

閉式系統(tǒng)：

是在深埋于地下的封閉塑料管內(nèi)，注入防凍液，通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)不受地下水位、水質(zhì)等因素影響。

1、垂直埋管--深層土壤

垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處，一組或多組管與熱泵機組相連，封閉的塑料管內(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵，然后由熱泵轉(zhuǎn)化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式，得到各個國家的政府部門大力支持。

2、水平埋管--大地表層　在地下2米深處水平放置塑料管，塑料管內(nèi)注滿防凍的液體，并與熱泵相連。水平埋管占地面積大，土方開挖量大，而且地下?lián)Q熱器受地表氣候變化的影響。

3、地表水

江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量，達到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統(tǒng)造價低，運行效率高，但受地理位置（如江河湖海）和國家政策（如取深井水）的限制。環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著

地源熱泵機組運行時，不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場地，環(huán)保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以上，它的制熱系統(tǒng)比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%，比燃氣鍋爐的效率高出了75%。

一機多用，應(yīng)用廣泛

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)，特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設(shè)備的初投資，地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

維護費用低并可無人值守

地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，其系統(tǒng)不是埋在地下就是安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，機組緊湊、節(jié)省空間，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。自動控制程度高，可無人值守、遠程管理，無需雇傭人員看管。

污染小

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少38%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。

維護簡單

地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。

地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達50年,要比普通空調(diào)高35年使用壽命。

維持生態(tài)環(huán)境平衡

地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下，冬天把地下的熱量取出來供室內(nèi)使用，相對來說，向環(huán)境排放更少的能量，維持生態(tài)環(huán)境的平衡。

節(jié)省空間

沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了環(huán)境外部形象。

地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用?？蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。

工作原理

地源熱泵則是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為地源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。

系統(tǒng)類型

1.水平式地源熱泵

通過水平埋置于地表面2～4M以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對較小，但占地面積較大。

2.垂直式地源熱泵

通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相對較大，但占地面積較小。

3.地表水式地源熱泵

地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。

4.地下水式地源熱泵

地源熱泵機組通過機組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。

應(yīng)用方式

地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

家用系統(tǒng)

用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。

集中系統(tǒng)

熱泵布置在機房內(nèi)，冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。

分散系統(tǒng)

用中央水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨使用自己的熱泵機組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于計量，適用于獨立熱計量要求。

混合系統(tǒng)

將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

制冷原理

在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。

制熱原理

在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。地源熱泵將地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。