一.地源热泵系统分类 　　

　　

　　1 .埋地源热泵系统，又称地耦合热泵系统或土壤热交换器地源热泵，包括土壤耦合地源热交换器。 水平安装在地面槽中，或以u形管状垂直安装在轴中。 以中间介质(通常为水或装有防冻液的水)为传热介质，使中间介质在土壤耦合地换热器的闭环中循环流动，实现与大地土壤的换热。 　　

　　

　　1 )水平埋地源热泵系统。 　　

　　

　　比较简单的方式在室内负荷比较小、土壤换热器长度较短的情况下，可以随着单回路管道和开挖土方工程直接埋入地下。 　　

　　

　　 　　

　　

　　当室内负荷大、土壤换热器长度长时，需要考虑换热器的布置问题，常见的布置方式有以下两种： 　　

　　

　　) a )串联式水平埋管 　　

　　

　　 　　

　　

　　) b )并联式水平埋管 　　

　　

　　 　　

　　

　　2 )垂直埋地源热泵系统 　　

　　

　　) a )比较简单的方式是室内负荷比较小，土壤换热器长度比较短，换热器井数比较少，可以直接进入机房。 　　

　　

　　 　　

　　

　　) b )室内负荷大、土壤换热器长度长时，需考虑换热器井组布置问题，一般有几口井集中在集水器中，由干燥管统一接入机房。 　　

　　

　　 　　

　　

　　) c )垂直埋地源热泵系统有一种特殊形式，称为桩基换热器(或能量桩)，在桩基中布设换热管路。 　　

　　

　　 　　

　　

　　( d )地热智能桥，类似于桩基换热器，通过桥板埋管地源热泵自动融雪的桥称为地热智能桥。 当雪落到桥上时，这些线圈会利用地热来融化雪。 地源热泵的开启由输入的当地气象参数控制。 　　

　　

　　 　　

　　

　　3 )螺旋埋地源热泵系统 　　

　　

　　) a )长轴水平布置的螺旋埋地源热泵系统 　　

　　

　　 　　

　　

　　) b )长轴垂直布置的螺旋埋地源热泵系统(回旋布置埋地源热泵系统) )。 　　

　　

　　 　　

　　

　　( c )埋地源热泵系统有一种特殊的配置形式，称为排水沟集水器式螺旋埋地源热泵系统，也有学者将其归纳为多层水平埋地源热泵系统。 　　

　　

　　 　　

　　

　　2 .地下水热泵系统 　　

　　

　　也就是所谓的深井回流式水源热泵系统。 建设扬水井群抽取地下水，进行二次换热或直接输送至水源热泵机组，提取和释放热量后从回灌井群送回地下。 　　

　　

　　无论是深井水，还是地下热水都是热泵良好的低位热源。 地下水位于深处，由于地层的绝热作用，气温随季节的变化很小，特别是深井水的水温多年来几乎没有变化，非常有利于热泵的运行。 深井水的水温一般每月高1―2。 　　

　　

　　系统通常有带潜水泵的取水井和回灌井。 板式热交换器以小温差换热的方式运行。 　　

　　

　　 　　

　　

　　单井换热用热井，即单管型垂直埋地源热泵，国外常称为“热井”。 这样，在地下水位以上将钢制套管作为护套，直径和孔径一直持续； 地下水位以下为自然洞，不加任何固井设施。 来自热泵机组的水直接从孔的上部进入，其中一部分在地下水位以下与周边岩土换热，其余部分在边壁与岩土换热。 热交换后的流体在孔的底部通过埋在底部的回水管作为热泵机组抽出供水。 该方式主要应用于岩石地层，典型孔径150mm，孔深450m。 　　

　　

　　 　　

　　

　　3 .地表水热泵系统 　　

　　

　　由潜水面以下多重并联塑料管组成的地下水换热器代替土壤换热器与建筑物连接，北方地区需要防冻处理。 利用河水、河水、湖水、水库水及海水作为热泵冷热源。 　　

　　

　　 　　

　　

　　4 .直接膨胀式 　　

　　

　　不像上述系统那样使用中间介质水传热，而是将热泵蒸发器直接埋入地下进行热交换。 也就是说，制冷剂直接进入地下回路进行热交换。 由于取消了板式或套管式热交换器，提高了热交换效率，但由于制冷剂使用量大，整体经济性和安全性不高。 　　

　　

　　二.地源热泵的应用方式 　　

　　

　　地源热泵的应用方式根据应用的建筑物对象可分为家用和商用两类。 　　

　　

　　1 .家用系统 　　

　　

　　用户采用自己的热泵、地源和水路或管道输送系统冷热供应，多用于小型住宅、别墅等户式空调。 　　

　　

　　 　　

　　

　　2 .商用系统 　　

　　

　　 　　

　　

　　从输送冷热的方式可以分为集中系统、分散系统、混合系统。 　　

　　

　　1 )集中系统 　　

　　

　　热泵布置在机房内，冷热通过风道和水路分配系统集中输送到各个房间。 　　

　　

　　 　　

　　

　　2 )分布式系统 　　

　　

　　中央泵，采用水环方式将水输送给各用户作为冷热源，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，该系统能完全反映用户使用的冷热电联供。 方便测量，适用于目前独立的热计量要求。 　　

　　

　　 　　

　　

　　3 )混合动力系统 　　

　　

　　 　　

　　

　　地源与冷却塔或加热锅炉并用作为冷热源的系统，混合系统与分布式系统非常相似，但冷热源系统中增加了冷却塔或锅炉。 　　

　　

　　南方地区冷负荷大、热负荷低，夏季适宜同时使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。 北方地区热负荷大、冷负荷低，冬季适宜地源与锅炉并用，夏季只使用地源。 这样可以减少源的容量和大小，节约投资。 　　

　　

　　分布式系统或混合系统实质上是水环型热泵空调系统的形式。 　　

　　

　　4 )水环式热泵空调系统 　　

　　

　　由许多台水源热泵空调组成。 这些单元由闭式循环水管路连接，该水管路既作为空调情况下的冷源，也作为供暖情况下的热泵热源。 水环冷热源可以是地源，也可以是锅炉、冷却塔的并用方式。 　　

　　

　　夏季运行：全部或大多数机组为制冷，热量从水环排入室外冷源，如地源或冷却塔。 　　

　　

　　春/秋运行：内区和周边区所在建筑，内区需要冷气，周边区需要暖气，但内区热量可用于周边区。 也就是说，当内区空调的排热与周边区热泵供暖所需的热量基本平衡时，室外冷热源可以停止。 该制冷供热同时进行，能量在建筑物内部转移，运行成本最低，节能效果显著。 　　

　　

　　三.地源热泵机组制冷、制热运行原理 　　

　　

　　下图为地源热泵机组制冷、制热运行原理图。 　　

　　

　　 　　

　　

　　夏季(凝汽器侧) (如前地源热泵空调系统运行原理所述，从深井取出的低温水，或与深井低温水(土壤中的含水层)进行换热后的冷水直接泵送至凝汽器。 如下图所示从供水口1进入。 低温水在冷凝器中与高温高压的氟利昂进行热交换，吸收氟利昂的热量，降低氟利昂的温度。 受热后温度上升的水源从凝汽器出水口1出来回流到地下(或者再次与地下水进行热交换得到低温冷水)。 完成一次冷却过程/循环。 　　

　　

　　蒸发器侧)用户侧循环水进入蒸发器，如图所示从流入口2进入，通过蒸发器氟利昂蒸发吸热，带走水中的热量，使循环水温度降低(按国家标准一般降至7)，冷冻水经过水泵功输送至用户侧 　　

　　

　　冬季：冷凝器侧：通过外管路的切换，用户侧循环水进入冷凝器，如图所示从流入口1进入，低温水(约40左右)在冷凝器中与高温高压氟利昂进行热交换，吸收氟利昂的热量，降低氟利昂的温度。 获得热量后，用户侧管路的水温度上升，热水(通常在40-60之间)经过水泵的工作输送到用户侧，对建筑物进行供暖。 　　

　　

　　蒸发器侧：将深井取出的低温水或与深井低温水换热后的冷水直接泵入蒸发器。 如图所示从流入口2进入。 氟利昂在蒸发器中蒸发吸热，吸收水中的热量，降低井水的温度。 一般可以下降到7。 之后，从出水口2送回地下。 或者再次与地下水进行热交换，得到高温水源。 完成一次取热过程/循环。