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[摘 要]地热资源来源广泛，属于可再生资源，在采暖空调工程中应用广泛。其循环方式由开式循环系统，闭式循环系统，组合循环系统等几种形式组成。由于其特有的工艺特点，地热基本属于“纯绿色”能源。造价分析从长远的环境效益和经济效益综合考虑，传统空调远远比不上地源热泵。
[关键词]地源热泵 地热资源 地下换热器 循环系统
中图分类号：F213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0309-01
1.地源热泵原理简介
1.1 能源使用原理
地表浅层地热资源可以称之为地源，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。地热资源属于可再生资源，源源不断。主要利用约10米以下土壤的温度冬夏季变化进行热交换，冬季比室外气温高，使用热泵进行采暖。夏季较室外温度低，可用热泵来降温。整个周期中，冬季土壤放热，夏季土壤吸热。
1.2 埋管换热器
地下换热器设计是整个设计的重点。地下埋管换热器是地源热泵系统的心脏组成部分，所以其设计的合理性与正确性直接影响整个设计的使用以及投资，目前地源热泵地下埋管换热器的埋管形式主要有竖直埋管和水平埋管两种，两种方式有其自身特点，使用环境有所不同，在我国大多数地区采用竖直埋管对应冬夏冷暖联供系统，竖直埋管和水平埋管相比较节约用地，且换热效果好，深埋管比之浅埋管地表温度变化影响较小，在特殊土壤层且单季使用条件下可以考虑水平埋管。各种竖直埋管换热器中，目前应用最为广泛的是单U型管，管材多数为高密度聚乙烯管材，管径（内径） 通常为20～40 mm。
1.3 循环方式
换热系统有开式循环系统，闭式循环系统，组合循环系统等几种形式。闭式系统：1.水平埋置螺旋管2.垂直井内置U型管3.池塘或其它内置开阔地表水区内直接沉放螺旋管；
开式系统：抽取回灌地下水；混合循环系统：夏季冷负荷远远大于冬季热负荷。开式循环系统较之闭式循环系统需要场地小，安装费用低，设计简单， 换热率高，但是它必须要求有充足的水源，所以安装条件限制较多，而且由于水质的变化，也会影响冷凝器和蒸发器可靠运行及寿命。各地区对水文法律规定不同，也会限制其使用安装。闭式循环系统管道可水平埋入地下约2.米深，或通过垂直井可埋入地下50—100米，也可放于池塘或河流的底层，基本能够使用地源热泵的场所均能从三种方式选择一种。混合循环系统地下换热器根据热负荷计算，这样夏季就多余部分冷负荷，这部分冷负荷由冷却塔额外承担，从而减小了地下换热器尺寸，但从长远使用及维修考虑，冷却塔的二次费用远远高于地下换热器的费用，所以，在没有特殊使用要求前提下，目前，国内基本采用闭式循环系统。
2.地源热泵系统设计流程
以闭式循环系统为例，首先要对设计地点进行地质勘测，看是否满足地源热泵设计要求，根据地质条件及建筑使用要求确定埋管及循环方式，计算室内冷热负荷（包括新风等附属负荷），选择地源热泵机组可按计算的实际负荷乘以1.1-1.2系数，保证其正常运行。换热器换热量可根据相关规范或技术措施计算，计算结果会发现夏季换热量大于冬季换热量，所以设计夏季换热量为基准，从而计算钻孔长度。根据低温参数，进入机组水温计算地下换热器长度，再根据埋深可计算孔数及孔间距，根据公式计算出地下换热器阻力及流量则可以选择地侧循环泵。其它设备则与正常空调或采暖系统计算相同，当设备确定后可以通过设备合理摆放确定机房尺寸，机房内设备基本包括：地源热泵机组，地源侧循环泵，负荷侧循环泵，单（双）侧备用循环泵，负荷侧定压罐，地源侧定压罐（或其它定压系统），补水箱，全自动软水器等。根据建筑物单个房间负荷，选择末端设备。将所有设备合理连接，基本完成整个设备流程。简单概述为
地下换热器——泵房——用户——泵房——地下换热器，介质为水。
3.节能环保
地源热泵性能系数较高，传统空调室外机受室外温度影响变化大，而深土层温度比较稳定，环境温度比冬季温度高，比夏季温度低的特性保证了比传统空调运行效率高的可靠性。由于设备室内和地下，不仅满足建筑美观要求，而且增加设备寿命。与土壤内的热量交换没有燃烧，没有废弃物，没有排放，而且不需要运输能源，且制冷剂属于自含式（出厂前密封装灌），减少对空气质量的破坏，所以此种换热方式非常环保，基本属于“纯绿色”能源。
4.造价分析
与传统空调系统相比，室内部分相同，主要区别于室外换热器部分，由于地源热泵地下钻孔属于额外多出传空调工艺部分，且非常昂贵，而且地源热泵技术在国内研究时间远远短于传统空调时间，所以造成技术和成本都比傳统空调初次投资费用高结果，但从长远的环境效益和经济效益综合考虑，从地源热泵一次性50年寿命投资各项性能指标来看，传统空调远远比不上地源热泵，所以地热能源将是未来能源开发的主要课题之一，而地源热泵的技术研究也会随着环保与能源的技术开发而逐步应用发展。
参考文献
（1）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019（2003年版）
（2）《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009
（3）刘东，陈沛霖，张旭.地源热泵的特性研究[J].流体机械，2001，29（7）
（4）曲云霞，张林华，方肇洪，等.地源热泵地下环路的设计方法.流体机械，2002，30（9）
[关键词]地源热泵 地热资源 地下换热器 循环系统
中图分类号：F213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0309-01
1.地源热泵原理简介
1.1 能源使用原理
地表浅层地热资源可以称之为地源，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。地热资源属于可再生资源，源源不断。主要利用约10米以下土壤的温度冬夏季变化进行热交换，冬季比室外气温高，使用热泵进行采暖。夏季较室外温度低，可用热泵来降温。整个周期中，冬季土壤放热，夏季土壤吸热。
1.2 埋管换热器
地下换热器设计是整个设计的重点。地下埋管换热器是地源热泵系统的心脏组成部分，所以其设计的合理性与正确性直接影响整个设计的使用以及投资，目前地源热泵地下埋管换热器的埋管形式主要有竖直埋管和水平埋管两种，两种方式有其自身特点，使用环境有所不同，在我国大多数地区采用竖直埋管对应冬夏冷暖联供系统，竖直埋管和水平埋管相比较节约用地，且换热效果好，深埋管比之浅埋管地表温度变化影响较小，在特殊土壤层且单季使用条件下可以考虑水平埋管。各种竖直埋管换热器中，目前应用最为广泛的是单U型管，管材多数为高密度聚乙烯管材，管径（内径） 通常为20～40 mm。
1.3 循环方式
换热系统有开式循环系统，闭式循环系统，组合循环系统等几种形式。闭式系统：1.水平埋置螺旋管2.垂直井内置U型管3.池塘或其它内置开阔地表水区内直接沉放螺旋管；
开式系统：抽取回灌地下水；混合循环系统：夏季冷负荷远远大于冬季热负荷。开式循环系统较之闭式循环系统需要场地小，安装费用低，设计简单， 换热率高，但是它必须要求有充足的水源，所以安装条件限制较多，而且由于水质的变化，也会影响冷凝器和蒸发器可靠运行及寿命。各地区对水文法律规定不同，也会限制其使用安装。闭式循环系统管道可水平埋入地下约2.米深，或通过垂直井可埋入地下50—100米，也可放于池塘或河流的底层，基本能够使用地源热泵的场所均能从三种方式选择一种。混合循环系统地下换热器根据热负荷计算，这样夏季就多余部分冷负荷，这部分冷负荷由冷却塔额外承担，从而减小了地下换热器尺寸，但从长远使用及维修考虑，冷却塔的二次费用远远高于地下换热器的费用，所以，在没有特殊使用要求前提下，目前，国内基本采用闭式循环系统。
2.地源热泵系统设计流程
以闭式循环系统为例，首先要对设计地点进行地质勘测，看是否满足地源热泵设计要求，根据地质条件及建筑使用要求确定埋管及循环方式，计算室内冷热负荷（包括新风等附属负荷），选择地源热泵机组可按计算的实际负荷乘以1.1-1.2系数，保证其正常运行。换热器换热量可根据相关规范或技术措施计算，计算结果会发现夏季换热量大于冬季换热量，所以设计夏季换热量为基准，从而计算钻孔长度。根据低温参数，进入机组水温计算地下换热器长度，再根据埋深可计算孔数及孔间距，根据公式计算出地下换热器阻力及流量则可以选择地侧循环泵。其它设备则与正常空调或采暖系统计算相同，当设备确定后可以通过设备合理摆放确定机房尺寸，机房内设备基本包括：地源热泵机组，地源侧循环泵，负荷侧循环泵，单（双）侧备用循环泵，负荷侧定压罐，地源侧定压罐（或其它定压系统），补水箱，全自动软水器等。根据建筑物单个房间负荷，选择末端设备。将所有设备合理连接，基本完成整个设备流程。简单概述为
地下换热器——泵房——用户——泵房——地下换热器，介质为水。
3.节能环保
地源热泵性能系数较高，传统空调室外机受室外温度影响变化大，而深土层温度比较稳定，环境温度比冬季温度高，比夏季温度低的特性保证了比传统空调运行效率高的可靠性。由于设备室内和地下，不仅满足建筑美观要求，而且增加设备寿命。与土壤内的热量交换没有燃烧，没有废弃物，没有排放，而且不需要运输能源，且制冷剂属于自含式（出厂前密封装灌），减少对空气质量的破坏，所以此种换热方式非常环保，基本属于“纯绿色”能源。
4.造价分析
与传统空调系统相比，室内部分相同，主要区别于室外换热器部分，由于地源热泵地下钻孔属于额外多出传空调工艺部分，且非常昂贵，而且地源热泵技术在国内研究时间远远短于传统空调时间，所以造成技术和成本都比傳统空调初次投资费用高结果，但从长远的环境效益和经济效益综合考虑，从地源热泵一次性50年寿命投资各项性能指标来看，传统空调远远比不上地源热泵，所以地热能源将是未来能源开发的主要课题之一，而地源热泵的技术研究也会随着环保与能源的技术开发而逐步应用发展。
参考文献
（1）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019（2003年版）
（2）《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009
（3）刘东，陈沛霖，张旭.地源热泵的特性研究[J].流体机械，2001，29（7）
（4）曲云霞，张林华，方肇洪，等.地源热泵地下环路的设计方法.流体机械，2002，30（9）