地源熱泵是利用地表淺層水源（地下水、江、河、湖、海）土壤吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮?，采用熱泵原理，通過少量的電能輸出，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。地源熱泵可實(shí)現(xiàn)制冷和采暖，地源熱泵可代替采暖鍋爐加空調(diào)兩套系統(tǒng)，比普通空調(diào)和采暖系統(tǒng)要節(jié)能50%，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

1.地源熱泵技術(shù)原理

1.1 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(jìn)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（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)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(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)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。

1.2 地源熱泵機(jī)組是選用環(huán)保制冷劑作為冷媒（如：R407c等），通過少量的電能，根據(jù)需要提供冷熱源。地源熱泵采用閉式系統(tǒng)換熱，對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染排放，不需使用冷卻塔，沒有外掛機(jī)，不向周圍環(huán)境排熱，沒有熱島效應(yīng)，不抽取地下水，不破壞地下水資源。

2.地源熱泵在別墅區(qū)的應(yīng)用

2.1特點(diǎn)

別墅區(qū)使用地源熱泵為用戶提供冷熱源，可以使每個(gè)用戶系統(tǒng)獨(dú)立控制，獨(dú)立設(shè)計(jì)，節(jié)能降耗，互不干擾，使用方便。每個(gè)用戶可以根據(jù)不同使用及裝修要求對(duì)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行選型，對(duì)末端供暖（供冷）設(shè)備和室外換熱豎井進(jìn)行合理布置。地源熱泵系統(tǒng)本身應(yīng)用水作為載冷劑，既降低初期投資費(fèi)用，也方便使用、維護(hù)和維修，還清潔無(wú)污染。

2.2 地源熱泵系統(tǒng)室外換熱井的選用

根據(jù)不同地區(qū)的室外特點(diǎn)選擇室外換熱井的各個(gè)技術(shù)參數(shù)。以天津?yàn)I海新區(qū)蘆花莊園別墅區(qū)B2戶型為例，該戶型設(shè)計(jì)參數(shù)為：冬季熱負(fù)荷1.29kw，夏季冷負(fù)荷1.65kw，根據(jù)測(cè)試井對(duì)所采用的雙Ude32PE管每米換熱能力（吸熱能力39.2 W/M，散熱能力58W/M）進(jìn)行綜合計(jì)算，按照每戶可以打4口井計(jì)算（根據(jù)周圍環(huán)境的條件不同選擇打井的口數(shù)，井與井間的距離一般在3~5米左右，本工程選擇井間距5米），每口雙U換熱井達(dá)到82米就可以滿足使用要求。

2.3 地源熱泵系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房的設(shè)置

別墅在設(shè)置機(jī)房時(shí)最好考慮將機(jī)房設(shè)置在距離臥室、客廳的最遠(yuǎn)端或是單獨(dú)設(shè)立控制機(jī)房，以降低設(shè)備噪聲。機(jī)房的內(nèi)部應(yīng)有足夠設(shè)備安裝、調(diào)試、使用、維修的空間。地源熱泵機(jī)組可以根據(jù)單體別墅的負(fù)荷選用適合的型號(hào)（可以咨詢?cè)O(shè)備廠家）。循環(huán)水泵的選用要根據(jù)熱泵機(jī)組的需要水流量和別墅的高度進(jìn)行選擇，可以選擇稍大一些的水泵（考慮水流阻力損失），以滿足正常的使用要求。室內(nèi)外分集水器可以設(shè)在機(jī)房?jī)?nèi)，也可以在室外設(shè)置檢查井，根據(jù)實(shí)際情況考慮，方便檢修即可。機(jī)房?jī)?nèi)管路的布置要簡(jiǎn)明、清晰，方便檢修，使機(jī)房?jī)?nèi)的空間合理最大化。

機(jī)房?jī)?nèi)要根據(jù)實(shí)際情況考慮設(shè)置采暖設(shè)施（如冬季偶爾使用需考慮），考慮設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，一定要設(shè)置排水設(shè)施（檢修、放水用）。

2.4 地源熱泵系統(tǒng)末端設(shè)備的選用

地源熱泵末端系統(tǒng)的設(shè)備一般來(lái)說是使用風(fēng)機(jī)盤管設(shè)備（夏季使用）和地采暖盤管（冬季使用）或是冬夏都使用風(fēng)機(jī)盤管。

末端設(shè)備的選用根據(jù)戶內(nèi)的負(fù)荷量、所需風(fēng)量選用合適的風(fēng)盤（或在冬季敷設(shè)適合的地盤管等）的需要或裝修的要求來(lái)選定的，在滿足舒適要求的條件下，要盡量提高夏季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，盡量降低冬季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，不要盲目追求夏季室內(nèi)空氣溫度過低、過干，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度過高。減少能源的消耗，做到既能滿足使用要求，還要達(dá)到節(jié)能的效果。

3.地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于別墅的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 清潔能源，節(jié)能、環(huán)保

地源熱泵利用地球表面淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩矗乇頊\層地?zé)崮懿皇艿赜?、資源等限制，地源溫度一年四季溫度穩(wěn)定，冬季比環(huán)境溫度高，夏天比環(huán)境溫度低，是非常理想的熱泵冷熱源，與傳統(tǒng)的中央空調(diào)相比，可節(jié)能30-40%，節(jié)能效果非常顯著。地源熱泵運(yùn)行使用電能，運(yùn)行中沒有任何污染，及廢棄物，管路與地下水、土壤換熱，對(duì)地下水及土壤無(wú)任何不利影響，也不會(huì)造成地下水流失。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。

3.1.2 一機(jī)多用，性能穩(wěn)定，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低

地源熱泵可實(shí)現(xiàn)制冷、采暖和供應(yīng)生活熱水，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。地源溫度相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于地源熱泵是非常理想的運(yùn)行工況，機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定，壓機(jī)運(yùn)行壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)中央空調(diào)。利用熱回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制冷的同時(shí)，還可以免費(fèi)享受生活用熱水，熱水溫度可達(dá)到55-60℃的高溫；也可以選裝中央循環(huán)熱水，熱水即開即用；在生活熱水水箱里內(nèi)置電加熱裝置，可使生活用水系統(tǒng)水溫更穩(wěn)定。在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)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，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用。此外，機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，均在15年以上；機(jī)組緊湊、節(jié)省空間；自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。

3.2缺點(diǎn)

3.2.1 地質(zhì)要求

不同的地理位置對(duì)換熱管道的效果影響也不同，地下水資源比較豐富，水位較高，土層多為粘土，有較少的砂石層，相比地下水稀少，多為沙石，地下多暗河、空洞換熱效果要好很多。一般來(lái)說地下溫度保證在8~30度對(duì)機(jī)組的運(yùn)行條件為最佳。如果遇到地理位置相對(duì)較差的室外環(huán)境，就要在機(jī)組室外換熱管道處增加冷卻塔等設(shè)備來(lái)保證機(jī)組的運(yùn)行效果。

3.2.2 冬季防凍措施，低溫運(yùn)行費(fèi)用

別墅區(qū)使用的地源熱泵系統(tǒng)一般都是獨(dú)立的，這就意味著冬季如果無(wú)人居住時(shí)，就要把地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的水放空，如果室內(nèi)采暖選用的是地盤管采暖的，還要把盤管中的水用氣泵吹出。另一種解決辦法就是讓熱泵機(jī)組處于低溫運(yùn)行狀態(tài)來(lái)保證室內(nèi)溫度不會(huì)過低導(dǎo)致管道被凍裂，這樣就會(huì)產(chǎn)生一些運(yùn)行的費(fèi)用。

4.地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著人們逐漸對(duì)地源熱泵優(yōu)點(diǎn)的了解，地源熱泵也作為一項(xiàng)節(jié)能減排的新技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。沈陽(yáng)市是我國(guó)應(yīng)用地源熱泵技術(shù)最早的地區(qū)，累計(jì)使用達(dá)到4318.77萬(wàn)平方米，占全國(guó)地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積的一半以上。最早使用地源熱泵系統(tǒng)的沈陽(yáng)市每年有152天的采暖期，以現(xiàn)有應(yīng)用面積計(jì)算，一個(gè)采暖期可節(jié)煤151萬(wàn)噸，減排二氧化碳287萬(wàn)噸、二氧化硫1.9萬(wàn)噸、煙塵1.51萬(wàn)噸。所以推廣地源熱泵最重要的意義在于還城市一片藍(lán)天。