地源熱泵（區(qū)別于熱泵熱水器和太陽(yáng)能熱泵熱水器）技術(shù)是一種利用淺層地?zé)豳Y源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)技術(shù)。熱泵的理論基礎(chǔ)源于卡諾循環(huán)，與制冷機(jī)相同，是按照逆循環(huán)工作的。由于全年地溫波動(dòng)小，冬暖夏涼，因此地?zé)?/a>可分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即冬季從土壤中采集熱量，提高溫度后供給室內(nèi)采暖；夏季從土壤中采集冷量，把室內(nèi)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(tǒng)。該系統(tǒng)占地面積小，非常經(jīng)濟(jì)。它要求保證機(jī)組正常運(yùn)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(tǒng)。該系統(tǒng)投資小，水系統(tǒng)能耗低，可靠性高，且運(yùn)行費(fèi)用低，但盤管容易被破壞，機(jī)組效率不穩(wěn)。

 

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

 

  2地源熱泵伏于傳統(tǒng)空調(diào)的特性

 

  2.1在技術(shù)方面

 

  (1)傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)不論是水冷還是風(fēng)冷，由于它的換熱器必須置于暴露的空氣中，因此會(huì)對(duì)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(yuǎn)離主建筑物，故不會(huì)對(duì)其造型產(chǎn)生影響。

 

  (2)風(fēng)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(huì)明顯降低換熱效率；而地源熱泵換熱器是和大地?fù)Q熱，換熱對(duì)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(tǒng)空調(diào)運(yùn)行效率要高40％～60％。

 

  (3)普通空調(diào)對(duì)環(huán)境的影響是很嚴(yán)重的，它不僅對(duì)臭氧層造成嚴(yán)重的破壞和產(chǎn)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(dá)到冬夏兩季室內(nèi)的供暖與供冷。同時(shí)該裝置的運(yùn)行幾乎沒有排放物和廢棄物，所以不僅對(duì)大氣沒有影響，還能使大地不至于過(guò)冷和過(guò)熱。

  2.2在經(jīng)濟(jì)方面

 

  (1)影響地源熱泵使用經(jīng)濟(jì)性的因素很多，如國(guó)家能源政策、環(huán)保政策、電與燃料價(jià)格、建筑環(huán)境、使用者和氣候條件等。根據(jù)我國(guó)目前的現(xiàn)狀，由于這些方面的因素而導(dǎo)致的運(yùn)行費(fèi)還有待進(jìn)一步研究，難以獲得準(zhǔn)確的結(jié)論，但是可以借鑒美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，世界環(huán)境保護(hù)組織在一份有關(guān)空調(diào)未來(lái)的報(bào)告中得出結(jié)論：設(shè)計(jì)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(diào)的綜合運(yùn)行費(fèi)用。

 

  (2)由于技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40％～60％。

 

  (3)地源熱泵系統(tǒng)還可以集采暖、空調(diào)制冷和提供生活熱水于一身?！?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/熱泵系統(tǒng).html" >熱泵系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng)，從而也增加了經(jīng)濟(jì)性。由此可得出結(jié)論：地源熱泵系統(tǒng)雖然由于室外部分比較復(fù)雜，初次投資高于普通空調(diào)系統(tǒng)，但普通空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于地源熱泵系統(tǒng)，—般州年時(shí)間就可以將增加的初次投資回收。

 

  普通空調(diào)壽命一般在15年左右，而地源熱泵的地下?lián)Q熱器由于采用高強(qiáng)度惰件材料，埋地壽命至少50年。因此，從使用壽命和運(yùn)行費(fèi)用來(lái)考慮，地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是高于普通空調(diào)系統(tǒng)的。

 

  中國(guó)長(zhǎng)江流域及其周邊地區(qū)有幾個(gè)省市，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)達(dá)的地區(qū)，面積為180000km2，人口為5.5億，國(guó)民生產(chǎn)總值約占全國(guó)的48％，是一個(gè)人口最密集，經(jīng)濟(jì)、文化比較發(fā)達(dá)的地區(qū)。按照我國(guó)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(shù)地方高于35℃的酷熱天氣長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月至一個(gè)月，比世界上同緯度其他地區(qū)高出2℃左右，是地球上這個(gè)緯度范圍內(nèi)除沙漠干旱地區(qū)以外最炎熱的地區(qū)，而且相對(duì)濕度經(jīng)常高達(dá)80％左右；冬季潮濕寒冷，最冷月平均溫度為2～7℃，大多數(shù)在2～5℃之間，是地球上同緯度冬季最寒冷的地區(qū)。長(zhǎng)江中下游沿岸及以北一帶，日最低氣溫低于5℃的天數(shù)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月甚至三個(gè)月的時(shí)間，且相對(duì)濕度仍然很高，達(dá)73％～83％。因此該地區(qū)供冷和供暖大致相當(dāng)，冷暖負(fù)荷基本相同，故適合在該地區(qū)推廣地源熱泵技術(shù)，從而充分發(fā)揮地下蓄能的作用。

 

  長(zhǎng)江流域及其周圍地區(qū)人口集中，能源消耗量大，污染問(wèn)題突出。而且本地區(qū)能源資源相對(duì)比較匱乏，能源供給形勢(shì)嚴(yán)峻。因此從節(jié)約能源，改善能源結(jié)構(gòu)和保護(hù)環(huán)境這些問(wèn)題考慮，也應(yīng)該推廣熱泵這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。

 

  3展望與建議

 

  (1)長(zhǎng)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(diào)裝置。因此在該地區(qū)地源熱泵技術(shù)具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。加速研究，大力發(fā)展熱泵節(jié)能技術(shù)，必將促進(jìn)自然資源的合理利用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

 

  (2)影響土壤源熱泵廣泛應(yīng)用的主要原因是對(duì)土壤源熱泵發(fā)展核心技術(shù)問(wèn)題的研究和認(rèn)識(shí)還很有限。據(jù)國(guó)際最新研究動(dòng)態(tài)表明，它的核心技術(shù)問(wèn)題是地埋式換熱器的傳熱強(qiáng)化、土壤源熱泵系統(tǒng)仿真及最佳匹配參數(shù)的研究。另一個(gè)主要原因是土壤源熱泵自身存在的缺點(diǎn)：地埋換熱器受土壤性質(zhì)影響較大；連續(xù)運(yùn)行時(shí)，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(dòng)；土壤導(dǎo)熱系數(shù)小，使地埋換熱器的面積較大等。因此，國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)熱泵核心技術(shù)的研究，并能提供一系列經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施，來(lái)鼓勵(lì)用戶采用地源熱泵系統(tǒng)。

 

  (3)研究土壤源熱泵還存在以下幾個(gè)有待解決的問(wèn)題：關(guān)于埋地盤管的數(shù)學(xué)模型和土壤熱場(chǎng)特點(diǎn)的理論研究還不夠深入，仍處于試驗(yàn)階段；由于它涉及鉆探工程，使施工困難，系統(tǒng)投資比較大。因此在熱泵技術(shù)開發(fā)應(yīng)用中應(yīng)通過(guò)熱泵的批量生產(chǎn)和技術(shù)改進(jìn)來(lái)降低成本，使熱泵技術(shù)的優(yōu)越性更加突出。

 

  (4)我國(guó)有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，缺少這方面的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)人員，而且生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的廠家少，因此應(yīng)增加技術(shù)資金的投入和相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)。同時(shí)向世界上熱泵技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家學(xué)習(xí)，但在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)注意：由于我國(guó)氣候條件與那些國(guó)家的氣候條件不同，因此我們不能照搬外國(guó)的技術(shù)成果，而應(yīng)注意吸收國(guó)外正反經(jīng)驗(yàn)，合理布局，穩(wěn)步發(fā)展，在條件相對(duì)成熟的地區(qū)多進(jìn)行試驗(yàn)和總結(jié)。