地源熱泵是利用地表淺層水源（地下水、江、河、湖、海）土壤吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能，采用熱泵原理，通過少量的電能輸出，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。地源熱泵可實現制冷和采暖，地源熱泵可代替采暖鍋爐加空調兩套系統，比普通空調和采暖系統要節能50%，而且不會對環境造成污染。

1.地源熱泵技術原理

1.1 地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。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。

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

2.地源熱泵在別墅區的應用

2.1特點

別墅區使用地源熱泵為用戶提供冷熱源，可以使每個用戶系統獨立控制，獨立設計，節能降耗，互不干擾，使用方便。每個用戶可以根據不同使用及裝修要求對地源熱泵系統進行選型，對末端供暖（供冷）設備和室外換熱豎井進行合理布置。地源熱泵系統本身應用水作為載冷劑，既降低初期投資費用，也方便使用、維護和維修，還清潔無污染。

2.2 地源熱泵系統室外換熱井的選用

根據不同地區的室外特點選擇室外換熱井的各個技術參數。以天津濱海新區蘆花莊園別墅區B2戶型為例，該戶型設計參數為：冬季熱負荷1.29kw，夏季冷負荷1.65kw，根據測試井對所采用的雙Ude32PE管每米換熱能力（吸熱能力39.2 W/M，散熱能力58W/M）進行綜合計算，按照每戶可以打4口井計算（根據周圍環境的條件不同選擇打井的口數，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換熱井達到82米就可以滿足使用要求。

2.3 地源熱泵系統設備機房的設置

別墅在設置機房時最好考慮將機房設置在距離臥室、客廳的最遠端或是單獨設立控制機房，以降低設備噪聲。機房的內部應有足夠設備安裝、調試、使用、維修的空間。地源熱泵機組可以根據單體別墅的負荷選用適合的型號（可以咨詢設備廠家）。循環水泵的選用要根據熱泵機組的需要水流量和別墅的高度進行選擇，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。室內外分集水器可以設在機房內，也可以在室外設置檢查井，根據實際情況考慮，方便檢修即可。機房內管路的布置要簡明、清晰，方便檢修，使機房內的空間合理最大化。

機房內要根據實際情況考慮設置采暖設施（如冬季偶爾使用需考慮），考慮設置通風設備，一定要設置排水設施（檢修、放水用）。

2.4 地源熱泵系統末端設備的選用

地源熱泵末端系統的設備一般來說是使用風機盤管設備（夏季使用）和地采暖盤管（冬季使用）或是冬夏都使用風機盤管。

末端設備的選用根據戶內的負荷量、所需風量選用合適的風盤（或在冬季敷設適合的地盤管等）的需要或裝修的要求來選定的，在滿足舒適要求的條件下，要盡量提高夏季的室內設計溫度和相對濕度，盡量降低冬季的室內設計溫度和相對濕度，不要盲目追求夏季室內空氣溫度過低、過干，冬季室內設計溫度過高。減少能源的消耗，做到既能滿足使用要求，還要達到節能的效果。

3.地源熱泵系統應用于別墅的優缺點

3.1 優點

3.1.1 清潔能源，節能、環保

地源熱泵利用地球表面淺層地熱能作為冷熱源，地表淺層地熱能不受地域、資源等限制，地源溫度一年四季溫度穩定，冬季比環境溫度高，夏天比環境溫度低，是非常理想的熱泵冷熱源，與傳統的中央空調相比，可節能30-40%，節能效果非常顯著。地源熱泵運行使用電能，運行中沒有任何污染，及廢棄物，管路與地下水、土壤換熱，對地下水及土壤無任何不利影響，也不會造成地下水流失。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40％以上，與電供暖相比，相當于減少70％以上，如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。

3.1.2 一機多用，性能穩定，運行壽命長，維護費用低

地源熱泵可實現制冷、采暖和供應生活熱水，實現一機多用。地源溫度相對穩定，對于地源熱泵是非常理想的運行工況，機組運行工況穩定，壓機運行壽命遠高于傳統中央空調。利用熱回收技術，實現制冷的同時，還可以免費享受生活用熱水，熱水溫度可達到55-60℃的高溫；也可以選裝中央循環熱水，熱水即開即用；在生活熱水水箱里內置電加熱裝置，可使生活用水系統水溫更穩定。在同等條件下，采用地源熱泵系統的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它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，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空調，節省了維護費用。此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節省空間；自動控制程度高，可無人值守。

3.2缺點

3.2.1 地質要求

不同的地理位置對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。一般來說地下溫度保證在8~30度對機組的運行條件為最佳。如果遇到地理位置相對較差的室外環境，就要在機組室外換熱管道處增加冷卻塔等設備來保證機組的運行效果。

3.2.2 冬季防凍措施，低溫運行費用

別墅區使用的地源熱泵系統一般都是獨立的，這就意味著冬季如果無人居住時，就要把地源熱泵空調系統內的水放空，如果室內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組處于低溫運行狀態來保證室內溫度不會過低導致管道被凍裂，這樣就會產生一些運行的費用。

4.地源熱泵系統的應用

隨著人們逐漸對地源熱泵優點的了解，地源熱泵也作為一項節能減排的新技術被廣泛的應用于各個領域中。沈陽市是我國應用地源熱泵技術最早的地區，累計使用達到4318.77萬平方米，占全國地源熱泵技術應用面積的一半以上。最早使用地源熱泵系統的沈陽市每年有152天的采暖期，以現有應用面積計算，一個采暖期可節煤151萬噸，減排二氧化碳287萬噸、二氧化硫1.9萬噸、煙塵1.51萬噸。所以推廣地源熱泵最重要的意義在于還城市一片藍天。