恒有源科技发展集团（微信号：HYYESSTD）专注于浅层地能作为建筑物供热的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展，实现为建筑物无燃烧供热，大力发展地能热冷一体化新兴产业。
引言
能源、信息和材料是现代文明的三大支柱。能源问题的现状一方面化石能源可采储量的日益减少，环境与气候问题日益突出，另一方面能源生产与消费持续增长，这使得调整能源结构及节能愈来愈迫切。我国已取代美国成为全球最大的能源消费国，为了保持我国的经济持续健康发展及应对气候变化与环境问题，必须积极开发新能源和大力发展可再生能源。
地热资源是一种重要宝贵的资源，浅层地热能是指地表以下200米范围内的地热能，是一种重要的新型可再生能源，它来源于地球内部的热量和太阳辐射。浅层地热能广泛存在于岩石、土壤、水源等许多介质中。当前浅层地热能的主要利用采用地源热泵技术。地源热泵是利用卡诺循环原理，利用电能等高品位能源把浅层地能这种低品位能源提取出来供用户使用的技术。它包括以地下或地表水源为热源的水源热泵和以地表岩石、土壤介质为热源的土壤源热泵。
在国内外许多学者和单位对地源热泵进行了一系列卓有成效的研究与实验。1912年瑞士工程师Roelly最早提出了水源热泵的概念，1948年美国俄勒冈州波特兰市建成第一套完整的水源热泵系统，美国布鲁克海文国家实验室对土壤源热泵做了一系列深入研究。在国内天津大学吕灿仁教授最早开展了空调热泵的研究并于1965年研制成功我国第一台水冷式热泵空调机组。山东建筑大学、上海交通大学、中国科学院广州能源研究所等单位进行了深入研究。最近二三十年以来国内外地源热泵呈现快速发展趋势，目前世界地源热泵的应用集中在北美、欧洲和中国。
地源热泵结构及系统组成
地源热泵系统主要由地源热泵、热泵机组、用户、自动控制装置等几部分组成，见图-1。热（冷）源侧即水源热泵部分包括抽水井、回灌井、含水层等，如果水源热泵不能满足用户所需能量时需要增加锅炉、电热器、电厂余热等冷热源辅助设备。热泵机组由传统的制冷四大组件即：压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀组成。用户末端装置包括风机盘管、热水器等耗能设备。自动控制装置通过传感器获取有关水源热泵、热泵机组、用户侧、气象参数的数据，通过控制整个系统满足用户对能量的需要。室外气象模型是热泵机组输出能量和用户得失能量多少的依据。
地源热泵包括水源热泵、土壤源热泵和单井循环换热地能采集井，见图-2、图-3。水源热泵是以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。水源热泵的地下水温度在10-25℃，冬季高于室外温度而夏季低于室外温度。土壤源热泵是传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换器的地热能交换系统，又称地埋管换热系统。
单井循环换热地能采集井是以循环水为介质采集浅层地下的温度低于25℃的地能，循环水由抽水区的潜水泵抽出，进入热泵机组放热或吸热后，返回进入地能采集井的上部加压回水区内，水流在有(或无)蓄能颗粒的环形空间向下流至抽水区，透过绝热井壁下部花管由潜水泵抽走。它实现了同层回灌，无污染，换热效率高，是具有我国自主知识产权的一种新型先进的地源换热系统。
地源热泵的热源侧实际可以看作是一个储能设备。地源热泵机组在冬季制热状态下制冷剂正向流动，由压缩机排除高温高压的气态制冷剂进入冷凝器，释放的热量由用户侧末端装置吸收后进入蒸发器，再从地源热泵侧吸收热量后进入压缩机，从而完成一个循环过程。通过地源热泵侧的循环回路吸收的热量，由地下含水层或土壤中的热量经过管路循环传给热泵机组，冷凝器与室内末端装置通过管路直接相连，蒸发器则与地源侧相连。夏季地源热泵机组中的制冷剂逆向流动，热源侧与用户侧接驳的设备与冬季相反。水源热泵和土壤源热泵的冬季供热状态和夏季制冷状态，地源热泵机组都在制冷模式下运行。系统制冷或制热模式的转换是通过一个四通换向阀切换制冷剂在蒸发器与冷凝器之间的运行方向实现的。热泵机组利用逆卡诺循环的原理在冬季和夏季都处于制冷模式，这也是地源热泵系统运行不同于常规热泵之处。水源热泵中较高温度的地下水作为载冷剂，而地埋管出水温度较低常采用乙二醇溶液作为载冷剂。
地源热泵系统与空气源热泵及传统的水冷式冷水机组间有明显差异，主要包括热泵机组冬季/夏季运行模式、水泵设计流量、冷冻水与冷却水的温度，制冷性能COP值、空调设备能效比EER值、初投资、运行费用等，这也是地源热泵机组研制中的重要性能指标。（作者：中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院孙海洲，武强，曾一凡，曹彬）
选自_《中国地能》
