地源热泵是利用地表浅层水源（地下水、江、河、湖、海）土壤吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能，采用热泵原理，通过少量的电能输出，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地源热泵可实现制冷和采暖，地源热泵可代替采暖锅炉加空调两套系统，比普通空调和采暖系统要节能50%，而且不会对环境造成污染。

1.地源热泵技术原理

1.1 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。

1.2 地源热泵机组是选用环保制冷剂作为冷媒（如：R407c等），通过少量的电能，根据需要提供冷热源。地源热泵采用闭式系统换热，对周围环境无污染排放，不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，不抽取地下水，不破坏地下水资源。

2.地源热泵在别墅区的应用

2.1特点

别墅区使用地源热泵为用户提供冷热源，可以使每个用户系统独立控制，独立设计，节能降耗，互不干扰，使用方便。每个用户可以根据不同使用及装修要求对地源热泵系统进行选型，对末端供暖（供冷）设备和室外换热竖井进行合理布置。地源热泵系统本身应用水作为载冷剂，既降低初期投资费用，也方便使用、维护和维修，还清洁无污染。

2.2 地源热泵系统室外换热井的选用

根据不同地区的室外特点选择室外换热井的各个技术参数。以天津滨海新区芦花庄园别墅区B2户型为例，该户型设计参数为：冬季热负荷1.29kw，夏季冷负荷1.65kw，根据测试井对所采用的双Ude32PE管每米换热能力（吸热能力39.2 W/M，散热能力58W/M）进行综合计算，按照每户可以打4口井计算（根据周围环境的条件不同选择打井的口数，井与井间的距离一般在3~5米左右，本工程选择井间距5米），每口双U换热井达到82米就可以满足使用要求。

2.3 地源热泵系统设备机房的设置

别墅在设置机房时最好考虑将机房设置在距离卧室、客厅的最远端或是单独设立控制机房，以降低设备噪声。机房的内部应有足够设备安装、调试、使用、维修的空间。地源热泵机组可以根据单体别墅的负荷选用适合的型号（可以咨询设备厂家）。循环水泵的选用要根据热泵机组的需要水流量和别墅的高度进行选择，可以选择稍大一些的水泵（考虑水流阻力损失），以满足正常的使用要求。室内外分集水器可以设在机房内，也可以在室外设置检查井，根据实际情况考虑，方便检修即可。机房内管路的布置要简明、清晰，方便检修，使机房内的空间合理最大化。

机房内要根据实际情况考虑设置采暖设施（如冬季偶尔使用需考虑），考虑设置通风设备，一定要设置排水设施（检修、放水用）。

2.4 地源热泵系统末端设备的选用

地源热泵末端系统的设备一般来说是使用风机盘管设备（夏季使用）和地采暖盘管（冬季使用）或是冬夏都使用风机盘管。

末端设备的选用根据户内的负荷量、所需风量选用合适的风盘（或在冬季敷设适合的地盘管等）的需要或装修的要求来选定的，在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。减少能源的消耗，做到既能满足使用要求，还要达到节能的效果。

3.地源热泵系统应用于别墅的优缺点

3.1 优点

3.1.1 清洁能源，节能、环保

地源热泵利用地球表面浅层地热能作为冷热源，地表浅层地热能不受地域、资源等限制，地源温度一年四季温度稳定，冬季比环境温度高，夏天比环境温度低，是非常理想的热泵冷热源，与传统的中央空调相比，可节能30-40%，节能效果非常显著。地源热泵运行使用电能，运行中没有任何污染，及废弃物，管路与地下水、土壤换热，对地下水及土壤无任何不利影响，也不会造成地下水流失。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。

3.1.2 一机多用，性能稳定，运行寿命长，维护费用低

地源热泵可实现制冷、采暖和供应生活热水，实现一机多用。地源温度相对稳定，对于地源热泵是非常理想的运行工况，机组运行工况稳定，压机运行寿命远高于传统中央空调。利用热回收技术，实现制冷的同时，还可以免费享受生活用热水，热水温度可达到55-60℃的高温；也可以选装中央循环热水，热水即开即用；在生活热水水箱里内置电加热装置，可使生活用水系统水温更稳定。在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用。此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。

3.2缺点

3.2.1 地质要求

不同的地理位置对换热管道的效果影响也不同，地下水资源比较丰富，水位较高，土层多为粘土，有较少的砂石层，相比地下水稀少，多为沙石，地下多暗河、空洞换热效果要好很多。一般来说地下温度保证在8~30度对机组的运行条件为最佳。如果遇到地理位置相对较差的室外环境，就要在机组室外换热管道处增加冷却塔等设备来保证机组的运行效果。

3.2.2 冬季防冻措施，低温运行费用

别墅区使用的地源热泵系统一般都是独立的，这就意味着冬季如果无人居住时，就要把地源热泵空调系统内的水放空，如果室内采暖选用的是地盘管采暖的，还要把盘管中的水用气泵吹出。另一种解决办法就是让热泵机组处于低温运行状态来保证室内温度不会过低导致管道被冻裂，这样就会产生一些运行的费用。

4.地源热泵系统的应用

随着人们逐渐对地源热泵优点的了解，地源热泵也作为一项节能减排的新技术被广泛的应用于各个领域中。沈阳市是我国应用地源热泵技术最早的地区，累计使用达到4318.77万平方米，占全国地源热泵技术应用面积的一半以上。最早使用地源热泵系统的沈阳市每年有152天的采暖期，以现有应用面积计算，一个采暖期可节煤151万吨，减排二氧化碳287万吨、二氧化硫1.9万吨、烟尘1.51万吨。所以推广地源热泵最重要的意义在于还城市一片蓝天。