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地下水源热泵的现状与应用
、引言
　　地下水源热泵(Ground Water Heat Pumps, GWHP)是地源热泵(Ground Source Heat Pumps, GSHP)的一个分支。这项技术起始于1912年，瑞士Zoelly提出了“地热源热泵”的概念。1948年，第一台地下水源热泵系统在美国俄勒冈州波特兰市的联邦大厦投入了运行。在其后的几十年中，地下水源热泵得到了更为广泛的应用。美国在过去的10年内，地下水源热泵的年增长率为12%，现在大约有500,000套（每套相当于12kW）地下水源热泵在运行，每年大约有50,000套地下水源热泵在安装。我国地下水源热泵从1997年开始学习和引进欧洲产品，出现了大规模的地下水源热泵采暖工程项目。到1999年底，全国大约有100套地下水源热泵供热或制冷系统[1]。
　　在我国，煤炭作为主要能源，长期以来在生产、消费中占据着绝对主导地位。尽管近年来煤炭所占比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象[2]。只有减少煤炭的使用，大气污染问题才有可能得到解决。我国城乡建筑发展迅速，近几年来每年建成的住宅面积，城镇已至4~5亿平方米，农村则达7~8亿平方米，其中供热、空调的建筑面积高达6.5亿平方米。与气候条件接近的发达国家相比，我国居住建筑单位面积供暖能耗为他们的3倍左右[3]。现在，这些高能耗建筑冬季供暖与夏季空调的使用正日益普遍，解决它们所造成的能源浪费和环境污染问题已成为紧迫的需要。现在我国禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房。因此，除了集中供热的型式以外急需发展其它的替代供热方式。热泵（包括地下水源热泵）就是这样一种可以有效节省能源、减少大气污染和CO排放的供热和空调新技术。
1、基本工作原理
　　地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热，提高品位后，对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的，另外还可以起到养井的作用。
　　如果是水质良好的地下水，可以直接进入热泵进行换热，这样的系统我们称为开式环路。实际工程中更多采用闭式环路形式的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵机组的影响[3]。
　　由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
　　地下水源热泵系统还可以产出生活热水，其水路连接方式大致有四种。最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分开和相关联且井水系统串级连接这两种，但是前者冷凝温差太小，后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统容量减小的问题。所以有了在后者基础上增加电动三通阀的方式，这样不仅减小了装机容量、降低了初投资，而且机组的配置也更加合理，提高了系统总能效比。此外，目前还有一种生活热水采用热回收型水源热泵机组的连接方式[4]。后两种方式充分利用了井水的能量，且通过回收空调系统的冷凝热来制备生活热水，使整个系统的能效比得到了提高，比较合理、节能。
　　国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透性的含水层，也适用于低水位和渗透性好的地下含水层；而真空回灌则仅适用于低水位和渗透性好的含水层。现在国内的大多数系统都采用的是真空回灌的地下水回灌方式。另外，国内通常采用回扬和清洗的方式来维持地下水的回灌。回扬次数和回扬的时间视含水层的透水性大小而定，其次要考虑井的特征、水质、回灌量和回灌技术方法。这些都是非常专业化的工作，大大增加了用户的维护工作量，而且这种操作对井的损害也很大，会造成系统寿命的降低[5]。

2、工程应用实例
　　1997年，中国科技部与美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项就是地源热泵的发展战略。1998年，中美两国确定在我国北京（代表北部寒冷地带）、宁波（代表中部夏热冬冷地带）、广州（代表南部亚热带）合作建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是北京食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。在这三个示范工程项目中，两个为地下水源热泵系统，一个为复合式地下水源热泵系统(Hybrid GWHP) [1、2]。
　　除了这些之外，还有其它一些工程实例，其中比较有代表性的工程有：
　　清华同方人工环境有限公司承担的山东东营市胜泰大厦的地下水源热泵系统和空军丰台招待所、办公楼的地下水源热泵空调改造系统。其中，东营市胜泰大厦的建筑面积4,500m，制冷量271kW，冷冻供回水温度7C/14C，输入功率62kW；制热量290kW，热水供回水温度50C /40C，输入功率83kW。设计了2口水源水井，当其中一口为抽水井时，另一口水源井为回灌井。空军丰台招待所、办公楼冷量1,400kW，热量1,500kW，采用3口供水井，井深50m，地下承压水温度为15C左右；回灌井2口，井深28m[2]。
　　内蒙古科技厅科力宾馆的地下水源热泵空调系统工程（国家试验示范工程）。该工程总建筑面积约为10,000m，水源为两口井，井深180m，直径320mm，其中一口为供水井，一口为回灌井，两口井可以交替使用。分别采用小流量、少回灌技术和极限水温控制法解决了水量偏小和水温偏低的问题。因该地区的浅层水逐年下降，且很不稳定，故采用承压水作为水源，并且通过建造沉砂调节池和实现定期回扬、消除气阻砂阻等方法成功解决了承压水回灌难的问题[6]。
　　山东兖州某煤矿地面建筑的地下水源热泵系统工程。地面建筑面积为20, 000m，该矿区有着可供利用的丰富矿井水资源，夏季水温为25C，冬季水温为19C。由于煤矿矿井水已被抽到地表，故省去了额外打井、水泵的费用，而且充分利用了既有资源，有着很好的经济性[7]。
　　另外，为了实现“绿色奥运、人文奥运”的目标，北京市政府将地热资源的开发利用列入了奥运公园的能源供应规划之中。专家们预测，2008年北京奥运会之前北京奥运公园将钻10眼地热产水井和回灌井，预计井深3,000~4,000m，每口井日出水量在6,500m以上，水温均大于65C以上[2]。
3、存在问题分析
　　最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速的发展，虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但对于利用地下水这种资源仍然存在一些需要注意的问题：
①地质问题
　　地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源热泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质问题日渐显著。例如地下水的过度抽取引起的地面沉降，在我国浙江、江苏和整个华北平原，情况都仍然非常严重。地面沉降除了对地面的建筑设施产生破坏作用外，还会产生海水倒灌、河床升高等其他环境问题。对于地下水源热泵系统，若严格按照政府的要求实行地下水100%回灌到原含水层的话，总体来说地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但现在在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有根本解决，有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。
②水质问题
　　现在国内地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、水回路中产生的负压和沉砂池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化。地下水氧化会产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。另外，目前国内的地下水回路材料基本不作严格的防腐处理，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。这些问题直接表现为管路系统中的管路、换热器和滤水管的生物结垢和无机物沉淀，造成系统效率的降低和井的堵塞。更可怕的是，这些现象也会在含水层中发生，对地下水质和含水层产生不利影响。更深层的问题是地下水经过地下管路时温度、压力的变化是否会影响其热力学平衡状态，地下热环境会对区域生态带来怎样的影响[4]。水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费和污染都是绝对不可允许的。

4.1 地下水源热泵系统的优点
　　①根据热力学第二定律，采用热泵的形式为建筑物供热可大大降低一次能源的消耗，提高一次能源的利用率，因此地下水源热泵系统具有高效节能的优点。
　　②地下水源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。
　　③地下水温度较恒定的特征，使得地下水源热泵系统运行更稳定可靠，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。
4.2 地下水源热泵系统的缺点
　　①这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。
　　②在冬季，我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地下水源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不仅因初投资高于其它系统而得不到认可和推广，而且给运行管理带来了很大的问题。运行管理是任何一个HVAC系统的重要组成部分，对于地下水源热泵这种特殊设计更是关键因素。
　　③环境方面的问题一旦出现，基本上是无可挽回的，或挽回的成本将非常巨大。从某种程度上讲，造成的危害不亚于大气污染。
4.3 对于地下水源热泵应采取的态度
　　①地下水资源在某种程度上是国家的一种战略物资，而且一些水文地质界的专家对当前地下水源热泵的发展也持保留意见，因此，对于在我国大面积推广这种系统应采取慎重的态度。
　　②在决定采用地下水源热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。
　　③设计、施工和运行等各个环节都要有谨慎小心的态度，确保系统不会因负荷不当、水泵功耗过高、管理不善而降低了效率。
5、结束语
　　随着现代科技的发展，环境和能源问题越来越受到国际社会和我国政府的重视，这使得暖通空调设计人员不得不寻找更先进、节能、环保的空调采暖技术。地下水源热泵作为一种可持续发展的绿色能源技术，有着高效节能的特点，受到了各国的广泛关注，在我国的发展也是十分迅速，相信将来也一定能有其发展空间。

地源热泵的工作原理及技术经济性分析
一、什么是地源热泵
　　地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。请参见能流图所示。

　　通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到5kW以上的热量或4kW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。
　　与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60% 。因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
二、地源热泵国内外发展近况
　　地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利，欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。它以河水低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60oC。在冬季采用热泵作为采暖需要，在夏季也能用来制冷。1973年能源危机的推动，使热泵的发展形成了一个高潮。目前，欧洲的热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中有新建筑中占30%。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标，届时将降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。
　　与美国的地源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管（埋深<400米深）的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。
　　我国的地源热泵事业近几年已开始起步，而且发展势头看好。天津大学、清华大学分别与有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成数个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣，可以预计中国的地源热泵市场前景广阔。之所以对中国的地源热泵市场发展前景持乐观态度，一方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势；另一方面，我国具有较好的热泵科研与应用的基础，早在50年代，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。在中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。
三、地源热泵特点
1.属可再生能源利用技术
　　地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
2.属经济有效的节能技术
　　地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
　　据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。
3.环境效益显著
　　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
4.一机多用，应用范围广
　　地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。
　　此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；维护费用低；自动控制程度高，可无人值守。
　　当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

四、工作原理与分类
热泵工作原理
　　作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵的节能特点。

　　热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成：
　　压缩机起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏；
　　蒸发器是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的；
　　冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；
　　膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。
　　根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。
热泵分类
　　热泵是需要冷凝器的热量，蒸发器则从环境中取热，此时从环境取热的对象称为热源；相反制冷是需要蒸发器的冷量，冷凝器则向环境排热，此时向环境排热的对象称为冷源。
　　蒸发器冷凝器根据循环工质与环境换热介质的不同，主要分为空气换热和水换热两种形式。这样热泵或制冷机根据与环境换热介质的不同，可分为水—水式，水—空气式，空气—水式，和空气—空气式共四类。
　　利用空气作冷热源的热泵，称之为空气源热泵。空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别，在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区，冬季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。
　　利用水作冷热源的热泵，称之为水源热泵。水是一种优良的热源，其热容量大，传热性能好，一般水源热泵的制冷供热效率或能力高于空气源热泵，但由于受水源的限制，水源热泵的应用远不及空气源热泵。
地源热泵工作原理及分类
　　地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。




　　地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。
　　地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：（1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。（2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。（3）地源有较好的蓄能作用。

地源分类
　　地源按照室外换热方式不同可分为三类：
　　1.土壤埋盘管系统，2.地下水系统，3.地表水系统。
　　根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。
闭环系统
　　如埋盘管方式 （垂直埋管或 水平埋管），地表水安置换热器方式。
　　开环系统如抽取地下水或地表水方式。
　　此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。
五、地源热泵应用方式
　　地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类，从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。
家用系统
　　用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。

集中系统
　　热泵布置在机房内，冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。

分散系统
　　用中央水泵，采用水环路方式将水送到各用户作为冷热源，用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等，此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。
混合系统

　　将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。
　　南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。
　　分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。
水环路热泵空调系统
　　水环路热泵（Water-Loop Heat Pump，简称WLHP）空调系统，它由许多台水源热泵空调机（WSHP）组成。这些机组由一个闭式的循环水管路连在一起，该水管路既作空调工况下的冷源，又作供暖工况下热泵热源。水环路的冷热源可以是地源，或锅炉、冷却塔联合方式。
夏季运行：全部或大多数机组为供冷，热量水环路排至室外的冷源，如地源或冷却塔。
春季/秋季运行：对有内区与周边区的建筑物，会出现内区需要供冷而周边区需要供热，内区的热量就可被周边区所利用，即内区空调的排热与周边区热泵供热所需热量接近平衡时，室外的冷热源可以停运。这种制冷供热同时进行，能量在建筑物内部转移，运行费用最少，节能效果明显。

　　冬季运行：全部或大多数机组为供热，供热源（地源或加热源）把热量补充到水环路。水环路热泵空调系统除具有显著节能特点外，还具有以下特点：
　　1 节省占地：不设大的冷冻机房，没有冷却塔系统。
　　2 能源费用单独计量：由各部门、住户或单位独立承担，能源费用计量简单且公平，符合当前的能源费用独立计量方法。
　　3 调节灵活：每台热泵空调机在任何时间可以选择供冷或供热。
　　4 灵活应用：能灵活充份地满足建筑物各个区的需要，并随时可以更改用途。

六、技术经济性
　　地源热泵既能供暖又能空调，既环保又节能，但地源热泵是否具有经济竞争性仍然是一个非常关键的问题。由于涉及的因素很多，不同地区，不同能源结构及价格等都将直接影响地源热泵的经济性，这里仅通过对地源热泵与传统的供暖空调方式进行比较，探讨其经济性。
　　地源热泵供暖经济性可以和传统燃煤、燃油和天然气锅炉进行比较，地源热泵空调经济性可以和单冷空调进行比较，及其供暖空调综合经济性的比较。评价的主要指标有：初投资、成本，及现金流量表相关经济参数的评价。
经济参数
　　1 初投资：指供暖空调系统各部分投资之和，包括有：土建费、设备购置费、安装费及其它费用（包括设计费、监理费和不可预见费）。
　　2 年总成本：指系统各部分的运行费，如水费、电费、燃料费；排污费；管理人员工资、管理费；设备折旧费和设备维修、大修费等。
　　3 年经营成本：指年总成本中扣除设备折旧费。
　　4 单位面积经营成本：用年经营成本除以供暖或空调面积来计算。
　　5 单位热（冷）量经营成本：用年经营成本除以供暖累积热负荷或空调累积冷负荷来计算。
　　6 现金流量表：采用现金流量表方法计算投资项目的有关经济性指标，如财务内部收益率，财务净现值（NPV）及投资回收期（Pt）。
　　 对一投资项目，如财务内部收益率大于基准收益率，财务净现值NPV>0，表明项目盈利能力满足了行业最低要求，项目在财务上是可以接受的；如NPV<0，则表示未能达到预定的收益，表示可以不考虑此项目。
　　投资回收期评价方法：如项目的全部投资回收期小于行业基准投资回收期，表明项目投资能按时收回，投资回收期越小，表明经济性越优。
计算条件
　　1 选取天津地区住宅楼为计算对象，供暖热指标取50w/m2，空调冷指标取80w/m2。
　　2 地源热泵冬季供暖制热系数4.00，夏季空调制冷系数4.50，单冷空调制冷系数取3.20。
指标
燃料(*)        热值(Kcal/*)        效率        单价
(元/*)
煤 (kg)        5000        0.70        0.25
油 (kg)        10300        0.85        2.65
天然气 (m3)        8500        0.90        1.80
　　3 经济参数有：地下水资源费（0.04元/吨），电价（0.5元/度），各种燃料的热值及价格（见右表），软化水费，排污费，工人工资，利率，设备使用年限等。
　　4 供暖空调收费标准，国内北方地区有供暖收费标准，如天津地区为18.5元/m2，但空调没有收费标准。将来供暖空调要改为“计量收费”，以热（冷）量为收费单位，如南方某地出台以0.28元/kw.h冷量为收费标准。

分析比较
　　1 初投资比较，初投资中包括了从冷热源到管网到室内终端的所有投资项。见图1，热泵的初投资高于锅炉，但从总初投资看，由于地源热泵可供暖供冷，一机两用，一次投资全年使用，节省了冬季供暖的投资，因此地源热泵的初投资要低于锅炉加空调系统的总投资。
　　2 供暖成本比较，见图2，煤锅炉供暖成本最低，其次是地源热泵、天然气锅炉，油锅炉最高。以地源热泵为基准比较各方案供暖成本，煤锅炉比地源热泵低30%左右，而天然气锅炉要高40%左右，油锅炉要高70%左右。
　　3 空调成本比较，地源热泵的空调运行成本要低于单冷空调，低约30%左右。
　　4 从净现值看，收费标准0.28元/kw.h时（图3），各供暖空调方案的净现值均小于0，只有煤锅炉当供暖面积大于一定值时净现值才大于0，说明按0.28元/kw.h的收费标准，只有燃煤锅炉具有一定经济效益。如果加大收费标准，如定为0.4元/kw.h，重新计算各方案的净现值（图4）、收益率（图5）和投资回收期（图6），可以得到燃煤锅炉和地源热泵供暖的净现值均大于0，内部收益率大于基准收益率8%，以及投资回收期小于10年，此时燃煤锅炉和地源热泵供暖经济上是可行的。相比之下，由于单冷空调经济性明显低于地源热泵空调，所以燃煤锅炉供暖加单冷空调方案的经济性要低于地源热泵供暖空调，说明了地源热泵一机两用，既供暖又空调的经济优势。
　　对地源热泵方案与燃煤、燃油和燃气锅炉加单冷空调各方案的综合经济性（净现值均，收益率，投资回收期）进行比较，地源热泵为最优方案，其次依次是燃煤、天然气和油锅炉加单冷空调系统。
　　以上是“单位热（冷）量收费标准”的计算结果，对经营者来说，供应的热（冷）量越多，所收取的费用将越多，并且供暖空调的成本相对越低，因此其经济效益将越高，这类似于电力的供应，电厂供应的电力越多，效益将越高。因此不同建筑物，不同的供热（冷）量，经营者的经济效益将不同，不能照搬本文的计算结果。应针对具体的建筑物类型、用途，当地的气象资料，当地的各种能源价格及供暖空调的收费标准来进行可行性研究，以确定何种供暖空调方式为最经济方案。
　　对传统的“单位面积收费标准”，由于供应的建筑物面积是确定的，向用户收取的采暖空调费用是固定的，因此对经营者来说，供应的热（冷）量越少，其效益就越高。这与“计量收费”的效果正相反，但采用“计量收费”是有利于用户和有利于节能的。

七、工质替代
　　作为空调和热泵的主导工质HCFC22淘汰在即，因难以找到HCFC22 性能相当的单一替代物质，采用混合工质替代方案已成共识。国际上迄今提出的HCFC22替代物主要为R410A和R407C，它们的ODP均为0，已经在不少场合获得应用。然而它们不仅在热力性能上与HCFC22有明显差距而且还因具有较大的温室效应势GWP而受限于京都协议。
　　从温室效应的角度出发，人们又将研究目光放在了来源于自然又可回归自然的自然工质上。自然工质包括碳氢化合物、氨、CO2、空气等，它们的ODP为零、GWP在与CO2相同量级的水平上。有研究认为，氨及碳氢化合物是最有前途的CFC、HCFC和HFC的替代物。但也有观点认为，那些所谓的天然制冷剂，由于不稳定性和存在爆炸的危险，使得它们在空调工业中被限制使用。另外，国内外也已经开始对CO2跨（超）临界循环进行新一轮的研究。
　　ASHRAE给出了一些可长期替代R22的混合工质，见表1。ARI也推荐了一些替代R22的单工质和混合工质，见表2。
表1 ASHRAE推荐的R22替代工质
ASHRAE命名        混合物组成        质量浓度
R404A        R125/R143a/R134a        44/52/4
R407C        R32/R125/R134a        23/25/52
R410A        R32/R125        50/50
R410B        R32/R125        45/55
表2 ARI推荐的R22替代工质
替代工质        质量浓度
R290        ---
R134a        ---
R717        ---
R32/R134a        30/70
R32/R227ea        35/65
八、常见问题讨论
1.为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国，尤其是近些年来为越来越多的用户所认识，市场日趋活跃呢？
　　一方面是由于全世界范围内比以往更加关注能源、环境与可持续发展的问题，对于中国由于以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严重的大气污染，因此，要实现经济的可持续发展，必须尽可能多地利用清洁的可再生能源，必须加大节能的力度，而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空调的地源热泵系统是很好的一个选择；另一方面是地源热泵系统经过多年的研究，在技术上已经非常成熟，而且经过多年的示范与实践，确认了地源热泵系统的很多优点：节约能源、舒适、安全、性能稳定、清洁、使用灵活等。
2.水环路热泵（WLHP）系统与地源热泵（GSHP）系统有什么异同？适用于什么场合？
　　两者都可通过水源热泵如水－空气热泵或水－水热泵系统为建筑物提供热量或冷量，区别是WLHP系统通常是指利用冷却水塔和锅炉保持全年冬夏两季节的供水温度稳定的系统，而GSHP系统则通常是指通过利用地下水、地下换热系统、地表水或者地下换热系统与冷却塔、锅炉相结合等形式维持供水温度稳定的系统；此外，WLHP一般为分散式系统，而GSHP既可为分散式系统也可为集中式系统。
　　对于WLHP系统适用于什么场合，有研究认为，单纯的供冷或单纯的供热选用水环路热泵是不合理的；对同时具有制冷和制热需要的空调建筑，当其内部余热量较小或较大时，使用WLHP系统节能效果不明显，只有当机组排出的热量与部分水源热泵机组吸收的热量相近时，才具有明显的节能优势。对于某一特定建筑，设计者需根据建筑物的冷热负荷曲线、使用特点、功能，所处环境等诸多因素综合评价使用WLHP系统是否节能、合适。一般地说，以下几种情况可考虑使用WLHP：①有低品位稳定可靠的废热可以利用；②建筑物内同时有制冷和供热的需要；制冷量不大，且又要求独立计量电费，使用时间不一，个别房间或区域经常需在夜间或节假日独立使用的建筑。
　　地源热泵系统的适用场合，对于分散式系统，类似于上述水环路热泵系统的情况；而对于集中式系统，即集中为建筑物各房间提供冷水或热水的情况，则适用范围较广，尤其适用于办公楼、学校及别墅等。

3.对几种地源热泵系统在工程应用中的评述
　　1）直接利用地下井水的地源热泵系统：其最大优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符合下列条件：水质良好；水量丰富；符合标准。
　　2）地下埋管的地源热泵系统：对于垂直式埋管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。
　　3）地表水式热泵：其优点有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系统投资要小，水泵能耗较低，高可靠性，低维修要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源，其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。
　　4）锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统：适用于空间小，不能单独采用地下埋管换热系统的建筑，冷却塔和闭环式系统相结合制冷，节省成本；事实证明该系统是高效率、低费用的。
4.地源热泵的运行费用怎样？经济性如何？
　　这是用户最关心，也是大家最容易提出的一个问题，然而，也是目前最难回答的一个问题。因为影响地源热泵使用经济性的因素有很多，如电价、用户或居民行为、气候条件以及例如非正常的炎热或寒冷季节等其它因素。尤其是在中国的应用时间还不长，实际运行经济性的总结工作还有待完成，目前，尚难于给出较准确的答案。由于美国等发达国家在地源热泵的工程应用方面已至少有十余年的历史，不妨先借鉴其经验。据世界环境保护组织EPA的一份有关空调未来的报告所得出的结论：地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可靠和高效节能的同时，将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量。据EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说，可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

住宅用小型水源热泵机组动态性能实验研究
近年来，随着建筑能耗的逐年上升和人们对于室内环境舒适度要求的不断提高，具有显著节能效果的热泵技术越来越受到普遍的关注。从世界范围看，空气源热泵已处于成熟期，而空气源热泵的性能受外界气温的影响较大，并且当气温过高或过低时还会出现不能正常运行的情况。于是就出现了以水作为冷热源的水源热泵[2]。由于水体温度比大气温度要相对稳定得多，水源热泵系统可以获得较高的COP（Coefficient of Performance）值，也就是获得较高的能源利用效率[4]。
国内对水源热系统多限于经济性方面和稳态特性方面的研究，对其本身的运行特性，例如机组的动态特性、部分负荷情况下的能耗变化等还缺乏必要的资料，使得该系统在应用和推广上受到一定的限制。为了解决上述问题，我们自行设计、开发了10kW小型水源热泵机组（见图1），并搭建了该机组的性能研究实验台，采用理论分析与实验相结合的方法，对机组的动态性能和运行进行分析研究。

2 系统介绍
该住宅用小型水源热泵机组由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、四通换向阀和水系统组成（见图2）。

图2 水源热泵系统原理图
1、涡旋式压缩机 2、板式换热器 3、毛细管 4、四通换向阀 5、膨胀水箱
6、风机盘管 7、冷却水循环水泵 8、冷水循环水泵 9、水流开关
由于本试验重点研究的是地上机组的运行状况，为降低试验台成本、缩短试验台搭建时间，采用一台活塞式冷水机组和一台10kW电加热器串联为试验台提供7℃~25℃冷却（热源）用水，用以模拟地下水源出水工况。整套实验装置就是由相对比较独立的四个部分——热泵机组、冷却水模拟系统、室内负荷模拟系统、参数测量和数据处理系统组成。
3 实验参数测量仪器
压力传感器：测量精度0.05%（F.S），输出标准信号0～90mV（dc），使用前经天津市计量技术研究所检验校正；
温度传感器：在热泵系统的冷凝器、蒸发器进出口的制冷剂管路和水管路上埋设热电偶接口。热电偶直接接至数据采集器。为满足测量的快速与准确，试验全部采用经过严格校正的K型铜－康铜热电偶，测量精度0.3%；
流量测量：采用英国Micronica公司生产的小管径专用超声波流量计；
功率测量：主要包括压缩机、冷却水循环水泵、冷冻水循环水泵和风机盘管。测试仪器为单相功率表。

数据采集、记录：该机组采用美国福禄克（Fluke）公司2680A Data Acquisition System（DAS）数据采集系统和2686A Data Logging System（DLS）数据记录系统，与该公司开发的Fluke DAQ v2.0软件相结合，能完成实时采集数据及生成图表并管理PC卡文件的功能。图3为试验实测输出的机组动态性能曲线。

4 实验数据整理
4.1 启动工况
4.1.1 夏季工况
  
图4 冷凝压力、蒸发压力与时间的关系图 　图5 冷凝温度、蒸发温度与时间的关系图
4.1.2 冬季工况

图4和图5分别表示了冷凝压力、蒸发压力、冷凝温度、蒸发温度在启动后随时间的变化曲线。相对应的机组运行参数：冷水平均进出口温度6.4℃/12℃，冷却水平均进出口温度16.7℃/26.6℃，二者均保持流量稳定；室内温度16.3℃。从图中可以看出，蒸发压力、冷凝压力在系统启动大约在120秒后，达到相对稳定状态；而冷凝温度、蒸发温度在系统启动大约180秒后才能达到相对稳定状态。由于压力传递的信号是实时的，而温度的传递包括以下两个方面：一是制冷剂在压缩机中被压缩过程中，气体内部以及气体与气缸壁之间的摩擦，和气体与外部的热交换；二是制冷剂通过管道、冷凝器和蒸发器等设备时，制冷剂与管壁之间的摩擦与外部热交换[6]，尤其与外部的热交换过程需要一定的时间，这也就是冷凝温度、蒸发温度在开机达到稳定的曲线与冷凝温度、蒸发温度的曲线尽管相似，但是在时间上会有所延迟的主要原因。
与其它容积式压缩机一样，涡旋式压缩机的控制容积也要通过吸、排气通道，以及有相对运动表面间的间隙与外界进行质量交换。压缩机中这样的质量交换过程中的工质流动是非常复杂的。首先这些流动过程中总伴随有流动阻力和瞬间不稳定的热交换；其次工质虽然是制冷剂和润滑油的混合物，但在流动过程中其形态和成分是变化的，因此准确描述上述流动过程是十分困难的[5]。
图6和图7分别表示了冬季工况下冷凝压力、蒸发压力、冷凝温度、蒸发温度在启动后随时间的变化曲线。变化情况与夏季工况基本相似，只是达到稳定的时间缩短了60秒左右。冬季实验运行工况(蒸发器进水温度9℃，冷凝器出水温度45℃)条件下，该住宅用水源热泵机组制热量为12.6kW，输入功率3.02kW,性能系数COP等于4.2。
4.2 停机工况
在热泵使用过程中压缩机从正常制冷（制热）工作到停机，到再次启动，冷凝压力和蒸发压力接近平衡时间也是我们最关心的。所以本文对停机后的情况不作过多描述，图8和图9是冷凝压力、蒸发压力、冷凝温度、蒸发温度在停机前后随时间的变化曲线。

4.3 性能系数与时间的关系
制冷系数和COP值在机组启动过程中也有类似于正弦波的变化趋势。随着时间的推移振幅逐渐减小并沿稳定曲线上下波动。图10 制冷系数、COP与时间的关系图，图11 制热系数、COP与时间的关系图。
制热系数和COP值的变化趋势类似于夏季工况的变化趋势，但冬季工况的性能系数明显优于夏季工况的性能系数，平均差值在0.6～1.2之间，因此也从实验的角度验证了：对于同一台制冷机，制热系数＝制冷系数＋1。

5 结论
本文采用理论分析与试验验证相结合的方法，对自行设计开发的住宅用水源热泵机组的动态性能进行分析，机组具有运行性能稳定、体积小、便于操作等优点。随着我国城市化进程的不断推进，人民的物质生活水平的不断提高，具有明显节能效果的热泵系统将会得到广泛的应用，其完备性、实用性仍有待进一步的提高。要使热泵产品更上一个台阶，就必须着重发展我们的压缩机技术、提高换热器性能的技术、热泵工质、智能控制技术等。

有收益文章不错!!谢谢

谢谢版主的文章，看了老半天都很累了，版主的辛苦程度可想而知了，再次说声谢谢！

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谢了！
版主真是辛苦！！！

不错
我也在一家地缘空调公司工作
我们坐埋管式的                                            
                                                  是好贴
加分                                

地源热泵空调系统的特点、发展、应用等内容都有，有价值！！！

热泵与建筑供热空调
　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25-30%。我国的能源结构主要依*矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。我国的供热已经历了一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变。现在又进一步禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术。
　　热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。建筑空调系统由于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。
　　采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料（煤、石油、天然气）产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率（即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比）最高可为100%。但是，燃烧矿物燃料通常可产生1500-1800℃的高温，是高品位的热能，而建筑供热最终需要的是20-25℃的低品位的热能；直接燃烧矿物燃料为建筑供热意味着大量可用能的损失。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能，适当提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比，现在可达到3-4；火力发电站的效率可达35-58%（高值为燃气联合循环电站）。采用燃料发电再用热泵供热的方式，在现有先进技术条件下一次能源利用率可以达到200%以上。因此，采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。
　　热泵利用的低温热源通常可以是环境（大气、地表水和大地）或各种废热。应该指出，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。
二、空调热泵的分类及其优缺点
　　以建筑物的空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，例如有利用建筑通风系统的热量（冷量）的热回收型热泵和应用于大型建筑内部不同分区之间的水环热泵系统等。这里主要讨论利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统。就其性质来分，国外的文献通常把它们分为空气源热泵 (air source heat pump, ASHP) 和地源热泵（ground source heat pump, GSHP）两大类。地源热泵又可进一步分为地表水热泵 (surface-water heat pump，SWHP)、地下水热泵 (groundwater heat pump, GWHP) 和地下耦合热泵 (ground-coupled heat pump, GCHP)。我国对热泵系统的术语尚未形成规范的用法。例如对地下水热泵系统有“地温空调”的商业名；而地下耦合热泵则在一些文献中称为“土壤源热泵”，或直接称为“地源热泵”。
　　空气源热泵以室外空气为一个热源。在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。空气源热泵系统简单，初投资较低。空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。而且，其制热量随室外空气温度降低而减少，这与建筑热负荷需求趋势正好相反。因此当室外空气温度低于热泵工作的平衡点温度时，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热。此外，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要定期除霜，这也消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜可成为较大的技术障碍。在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作。空气源热泵不适用于寒冷地区，在冬季气候较温和的地区，如我国长江中下游地区，已得到相当广泛的应用。
　　另一种热泵利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源，可以称之为“地源热泵”。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。
　　地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。但是，应用这种地下水热泵系统也受到许多限制。首先，这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。因此在决定采用地下水热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的关系。如果地下水位较低，不仅成井的费用增加，运行中水泵的耗电将大大降低系统的效率。此外，虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层，但目前国内地下水回灌技术还不成熟，在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，从地下抽出来的水经过换热器后很难再被全部回灌到含水层内，造成地下水资源的流失。此外，即使能够把抽取的地下水全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费或污染都是绝对不可允许的。国外由于对环保和使用地下水的规定和立法越来越严格，地下水热泵的应用已逐渐减少。
　　地表水热泵系统的一个热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在*近江河湖海等大体量自然水体的地方利用这些自然水体作为热泵的低温热源是值得考虑的一种空调热泵的型式。当然，这种地表水热泵系统也受到自然条件的限制。此外，由于地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，当环境温度越低时热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低。一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关，需要根据具体情况进行计算。这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。
　　地下耦合热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。“地下耦合热泵”的名称直译自英文，不通俗。通常也称之为“闭路地源热泵”（closed-loop ground source heat pump）以区别于地下水热泵系统，或直接称为“地源热泵”。它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩土中。因此，地下耦合热泵系统保持了地下水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。它是一种可持续发展的建筑节能新技术。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地下耦合热泵供热空调系统。为了表示支持这种节能环保的新技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的宅邸中也安装了这种地源热泵空调系统

三、地源热泵供热空调系统的经济性分析
　　地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。地源热泵系统的另一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40-60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可*、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。
　　迄今为止制约地下耦合热泵系统在我国应用的障碍主要是在地下埋管的初投资较高，以及政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在3-7年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。
四、结束语
　　在建筑供热空调中采用热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体CO2和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。在本文所讨论的几种主要的热泵系统中，空气源热泵的初投资最少，但效率较低，且应用条件受一定的限制，仍将在部分冬季气候温和的地区得到较多的应用。地下水热泵和地表水热泵系统受水资源条件的制约，应用范围受到限制。地源热泵（地下耦合热泵系统）适用范围广，运行费用低，节能和环保效益显著。地源热泵在北美和欧洲的许多国家已得到广泛的应用，是一种成熟的技术；但我国在地源热泵的应用方面还刚刚起步。推广地源热泵技术需要政府的政策引导、对设计和施工人员的培训、所需设备和材料的配套以及提高公众对地源热泵技术的了解程度。在供热空调中应用热泵技术的主要制约因素曾经是电力供应不足和人民群众消费水平较低，对热泵空调系统的市场需求尚未形成。随着改革开放以来我国经济的发展和人民生活水平的提高，以上两个制约因素已不复存在，空调和供热已成为普通百姓的需求，并逐渐向农村和南方扩展，市场前景很好。通过政府部门、科研机构和工程技术人员的共同努力，借鉴国外的成功经验，我国的地源热泵应用将得到较快的推广和发展。