地源热泵的概念

        地源热泵是一种以土壤、地下水作为低温热源的热泵空调技术。其原理是依靠消耗少量的电力驱动压缩机完成制冷循环，利用土壤温度相对稳定（不受外界气候变化的影响）的特点，通过深埋土壤的环闭管线系统进行热交换，夏天向地下释放热量，冬天向地下吸收热量，从而实现制冷或供暖的要求。
      换而言之：地源、水源热泵空调系统把夏天室内多余的热量通过热泵机组储存到相对稳定的大地中去，而冬天再把夏天通过热泵机组储存在大地中的能源提取出来，重新回放到室内，来完成室内房间的冷暖空调的需求，完成该系统的能源循环只需要少量的电力驱动。
      由于系统采取了特殊的换热方式，使之具有传统空调系统无法比拟的优点，是真正高效、节能、环保的一种空调设备。
      地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。
      地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统，它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端，是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术，而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。
⒉ 垂直U型式土壤换热器 
   垂直U型式土壤换热器是钻孔将U型管深埋在地下，因此与水平土壤换热器的比较具有使用地面面积小、运行稳定、效率高等优点。

垂直U型式土壤换热器埋管方式

⒊垂直套管式土壤换热器
   换热器有内套管和外套管的闭路循环系统，水从外套管的上部流入管内，循环时，水沿外套管自上至下的流动，从外套管的底部经内套管上流到顶部出套管。
   套管式土壤换热器适合在地下岩石深度较浅，钻深孔困难的地表层使用。通过竖埋单管试验，套管式换热器较U型管效率高20～25％。竖埋套管式孔距在3～5m，孔径在150～200mm， 外套管直径Ф63～Ф90～Ф120mm，内套管直径Ф25～Ф32mm。
目前在欧洲的瑞典采用较多的套管式土壤换热器，如下图所示：
 

垂直套管式土壤换热器埋管方式

⒋热井式土壤换热器
   热井式土壤换热器是套管式换热器的改进，在地下为硬质岩石地质，可采用这种换热器。

热井式土壤换热器埋管方式

      在安装时，地表渗水层以上用直径和孔径一致的钢管做护井套，护套管与岩石层紧密连接，防止地下水的渗入；渗水层以下为自然空洞，不加任何固井措施，热井中安装一个内管到井底。内管的下部四周钻孔，其中上部分通过钢套直接与土壤换热，下部分循环水直接接触岩石进行热交换。换热后的流体在井的下部通过内管下部的小孔进入内管，再由内管中的抽水泵汲取水作为热泵机组的冷热源，此系统为全封闭系统。
    1～4都归属于地下耦合土壤源热泵系统，称地耦管土壤源热泵系统或地下热交换器土壤源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质作为载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。这种换热形式的热泵系统，人们习惯的称为地源热泵。
 

    土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为：水平式土壤换热器，垂直U型式土壤换热器，垂直套管式土壤换热器，热井式土壤换热器，直接膨胀式土壤换热器。

⒈水平式土壤换热器
   水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中，一般的设计埋管深度在2～4米之间，在只用于采暖时，土壤在整个冬天处于放热状态，沟的深度一定要深，管间距要大。

水平式土壤换热器埋管方式