地源热泵原理 地源热泵系统循环示意图

地（水）源热泵系统一．地源热泵技术综述所谓地源热泵(Ground Source Heat Pump)，即GSHP技术，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。

地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特性，冬季把地能作为热泵供暖的热源，夏季把地能作为空调的冷源；即在冬季把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中，通过少量的高位电能输入，实现低位能向高位能转移的一种技术。

关于地源热泵的名称问题一直以来都是各个地方叫法不一样的，到目前为止，“地源热泵”的命名尚不统一。

最近几年国内空调设备生产厂家纷纷推出了各式各样的地源热泵产品，冠之以诸如“地能中央空调系统”、“水源中央空调系统”、“地温中央空调系”、“中央液态冷热源”等等的名称，在一定程度上起到了混淆视听的作用，使地源热泵这一非常成熟的技术蒙上了一层神秘的面纱。

一般来讲有两个术语来描述：地热泵（Geothermal Heat Pump）和地源热泵（Ground-source Heat pump）。

前者一般用于人们在市场中以及官方用语；后者用于工程技术中。

国内来讲，一般叫做地(源)热泵，或者土壤源热泵。

目前，国内工程市场上习惯把采用地埋管技术的热泵系统称为“地源热泵”，利用抽灌井技术的热泵系统称为“水源热泵”。

其组成如图所示。

压缩机热泵机组介质循环泵过滤器土壤换热器(地藕换热井）空调循环泵地源热泵系统运行原理图蒸发器冷凝器节流阀空调器空调器空调器过滤器地源热泵技术采用热泵技术，将地层作为冷热源。

它的做功总是从低温热源提取热量，向高温热源放出热量，因此，一个相对稳定的地下热源是决定地源热泵技术工作效率的关键因素。

在供暖过程中，地层是低温热源，不断从地层吸收热量向热泵提供相对恒温的介质；在制冷场合，地上循环系统是热泵的低温热源，不断从室内吸收热量向热泵提供相对恒温的循环介质。

地源热泵的工作原理地源热泵（Ground Source Heat Pump，简称GSHP）是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水的环保节能设备。

它通过地下的热能转移，实现了高效的能源利用，并具有环境友好、节能减排的特点。

下面将详细介绍地源热泵的工作原理。

一、热泵循环系统地源热泵的工作原理基于热泵循环系统，该系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置组成。

热泵循环系统通过改变制冷剂的压力和温度，实现热能的转移和传递。

1. 蒸发器（Evaporator）：蒸发器是地源热泵中的热交换器，通过与地下热源接触，将地下的低温热能转移到制冷剂上。

制冷剂在低压下吸收地下热能，从而发生蒸发过程。

2. 压缩机（Compressor）：压缩机是地源热泵循环系统中的主要设备，它将低温低压的蒸汽制冷剂压缩为高温高压的气体。

通过压缩，制冷剂的温度和压力升高。

3. 冷凝器（Condenser）：冷凝器是地源热泵中的另一个热交换器，它将高温高压的制冷剂释放到室内环境中，实现供暖、制冷和热水的目的。

在冷凝器中，制冷剂的高温热能被室内的冷却水或空气吸收，从而发生冷凝过程。

4. 节流装置（Expansion Device）：节流装置是地源热泵循环系统中的调节器件，它通过限制制冷剂的流量和压力，降低制冷剂的温度和压力。

节流装置使得制冷剂从高压区域流向低压区域，从而保证热泵循环系统的正常运行。

二、地源热泵的工作过程地源热泵的工作过程可以分为制热过程和制冷过程。

1. 制热过程：在制热过程中，地源热泵利用地下的热能将室内的温度提高。

具体步骤如下：（1）蒸发器吸收地下的低温热能，制冷剂发生蒸发过程，从而吸热。

（2）压缩机将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的气体，制冷剂的温度和压力升高。

（3）冷凝器释放高温热能到室内环境中，制冷剂发生冷凝过程，从而释放热量。

（4）节流装置降低制冷剂的温度和压力，使其重新进入蒸发器，循环再次吸收地下的热能。

2. 制冷过程：在制冷过程中，地源热泵利用地下的热能将室内的温度降低。

太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图●采暖供热原理：如图一所示，热泵主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成制冷回路，在制冷回路内充注制冷剂。

制冷压缩机通入三相交流电高速旋转，将低温低压制冷剂气体吸入压缩机，经压缩后变成高压高温气体，该高温高压气体经冷凝器被冷却水冷却，变成中压中温制冷剂液体，制冷剂液体经过膨胀阀节流减压后送入蒸发器，由于蒸发器连接在压缩机的吸气口上，压缩机不停的吸入蒸发器的制冷剂气体，使得进入蒸发器的大量制冷剂压力减低，制冷剂进一步大量蒸发。

由于蒸发器另一侧与地下水中水泵连接，所以当地下水大量流过蒸发器时，被蒸发的制冷剂带走大量的地下水中的热量（因为制冷剂蒸发过程，也就是制冷剂吸热的过程）。

地下水中含有大量的地球浅层土壤低温热量，这些低温热量通过地下水媒介被蒸发器中蒸发的制冷剂吸收提取变成制冷剂热量，被源源不断地吸入制冷压缩机。

经压缩机压缩之后，又变成为80-90℃的高温气体，这个高温气体在被冷凝器冷却的过程中，将大量的高温热量传给了冷凝器另一侧的采暖系统，80-90℃高温制冷剂气体被冷却的过程，也可以看作是将这些高温热量传递给冷却系统的过程，或者说是对采暖系统的加热过程，维持采暖系统水温在50-60℃，通过风机盘管或暖气片负荷向空调房间供热。

综上所述，热泵机组是将电能通入压缩机，压缩机将电能变为高速旋转的机械能，机械能又通过压缩机将机械能变成为热能，压缩机输出的总热能=压缩机电功率+压缩机向地下水吸收的热能，而向井水中吸取的热能远远大于压缩机的电功率。

一般从井水中提取的热能是压缩机电功率产生热能的 4-5倍，所以热泵机组的能效比=输出热能（kw）/输入电功率（kw）≈4.5左右。

而电锅炉的能效比=输出热能（kw）/输入功率（kw）≈0.9～0.98左右，从上面的对比可以看出热泵机组是节能环保设备，与电锅炉相比也同样是电采暖设备，只不过热泵比电锅炉更节省运行费用，理应得到电力部门大力推广的设备，最终受益的首先是电力部门，然后是用户，对环保、对电力部门、对全社会都是有很大好处的事。

地埋管地源热泵原理及施工技术目录：一、术语二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理2、地源热泵技术特点3、地源热泵优点4、地源热泵缺点三、地埋管式地源热泵系统四、地埋管式地源热泵系统安装要点五、地埋管地源热泵系统安装工艺流程六、地埋管换热系统的检验与验收附录一、术语：1、地源热泵系统：以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

2、地埋管换热系统传热介质通过水平或竖直地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。

3、地埋管换热器供传热介质与岩土体换热用的，由埋在地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。

根据管路埋设方式不同，分为水平地埋管换热器和垂直地埋管换热器。

4、地下水换热系统与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。

5、直接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。

6、间接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。

7、地表水换热系统与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。

8、开式地表水换热系统地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。

9、闭式地表水换热系统将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。

10、环路集管连接各并联环路的集合管，通常用来保证各并联环路流量相等。

二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。

地源热泵工作原理地源热泵（Ground Source Heat Pump，简称GSHP）是一种利用地下热能进行供暖和制冷的高效节能设备。

它通过地下的地热能源，将低温热能转化为高温热能，从而实现室内的舒适温度调节。

地源热泵的工作原理可以分为四个主要部份：地热能源获取、热泵循环系统、热泵蒸发器和热泵压缩机。

1. 地热能源获取：地源热泵利用地下的热能作为供暖和制冷的来源。

通过埋设在地下的地热能源获取系统，如地热能源井或者水平埋管，将地下的热能吸收到热泵系统中。

地下的温度相对较稳定，普通在10摄氏度到25摄氏度之间，可以提供稳定的热能源。

2. 热泵循环系统：地源热泵的循环系统由热泵蒸发器、热泵压缩机、冷凝器和膨胀阀组成。

循环系统中的制冷剂（如R410A）在不同的部件之间流动，完成热能的转移和转换。

3. 热泵蒸发器：热泵蒸发器是地源热泵系统中的一个关键组件，用于吸收地下的热能。

制冷剂在蒸发器内部被加热，从而吸收地下的热能。

当制冷剂吸收了足够的热能后，它会变成低温低压的气体。

4. 热泵压缩机：热泵压缩机是地源热泵系统中的另一个关键组件，用于提高制冷剂的温度和压力。

低温低压的制冷剂从蒸发器流入压缩机，经过压缩后变成高温高压的气体。

通过压缩，制冷剂的温度和压力都得到提高，从而使其能够释放更多的热能。

通过循环系统中的冷凝器，高温高压的制冷剂释放出热能，将其传递给室内的供暖系统或者制冷系统。

室内的供暖系统可以利用这些热能提供舒适的暖气，而制冷系统则可以通过排放热能来降低室内的温度。

地源热泵的工作原理基于热能的传递和转换，通过有效地利用地下的热能资源，实现了供暖和制冷的高效节能。

相比传统的供暖和制冷设备，地源热泵具有更低的能耗和更高的能效比，对环境的影响也更小。

因此，地源热泵被广泛应用于住宅、商业建造和工业设施等领域，成为可持续发展的重要技术之一。

地源热泵一、概念1.什么是热泵热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。

热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。

由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。

在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。

2.什么是地源热泵地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。

地能热泵系统的介绍1.1地能概述人类赖以生存的地球蕴藏着丰富的各类矿产资源，同时它还是一个非常巨大的能量资源库。

以浅层地表为例，据调查地表以下5~10米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化，常年维持在15~17℃。

这样的温度相对于北京等的北方城市，冬季它比大气温度（5~-15℃）高，是可利用的低品位热源；夏季它比大气温度（25~40℃）低，是可利用的冷源。

地能热泵系统就是利用地层的冬暖夏凉的特性，通过提取和释放地层中的热量，实现冬季供暖和夏季制冷。

冬季通过输入1kW的电能，热泵机组可吸收2.5~3kW的地能，为建筑物提供3.5~4kW的热能；夏季通过输入1kW的电能，能为建筑物提供3.5~4kW的冷能。

而该项目技术成功的关键就在于如何从地层中提取和释放热能。

水源热泵和地源热泵都属于地能热泵的范畴，不同之处就在于它们提取和释放地能的方式不同。

1.2水源热泵和地源热泵1.2.1水源热泵系统水源热泵是通过抽取与地层同温度的地下水，机组与地下水换热后，地下水通过回灌井回灌到地层中。

根据系统负荷量及需水量的大小，地层的出水能力和回灌能力来设计抽水井和回灌井的数量。

地源热泵工作原理引言概述：地源热泵是一种利用地下热能进行空调和供暖的环保节能设备。

它通过地下的稳定温度来提供热能或冷能，具有高效、可靠、环保等优点。

本文将详细介绍地源热泵的工作原理。

一、热泵循环系统1.1 蒸发器地源热泵的蒸发器是它的核心部件之一，它负责将工质（一般为制冷剂）从液体态转变为气体态。

在蒸发器中，地下的低温低压制冷剂与室内的热空气进行热交换，吸收热量并蒸发成气体。

1.2 压缩机蒸发器中蒸发的制冷剂气体被地源热泵的压缩机吸入，压缩机将气体压缩成高温高压状态。

通过压缩机的工作，制冷剂的温度和压力均大幅度提高。

1.3 冷凝器高温高压的制冷剂气体通过冷凝器，与室外的冷水或冷却介质进行热交换，释放热量并冷凝成液体。

冷凝器起到了将制冷剂从气体态转变为液体态的作用。

二、地热循环系统2.1 地热换热器地热换热器是地源热泵系统中的重要组成部分，它通过地下的热能与制冷剂进行热交换。

地热换热器通常采用埋设在地下的水平或垂直地源换热器，通过与地下的土壤或地下水进行热交换，吸收地下热能。

2.2 冷却水循环系统地热换热器中的制冷剂与冷却水进行热交换，将地下的热能传递给制冷剂。

冷却水循环系统通过水泵将冷却水送往地热换热器，完成热交换后再将冷却水回流到地下。

2.3 热水循环系统地源热泵系统在供暖时会产生热水，通过热水循环系统将热水输送到建筑物内部，供应供暖设备或热水器使用。

热水循环系统中通常包括水泵、水管和供暖设备等组成部分。

三、热泵控制系统3.1 温度传感器地源热泵系统中的温度传感器用于感知室内外的温度变化，通过测量温度来控制热泵的运行状态。

温度传感器通常分布在室内和室外的关键位置，将温度信号传输给控制系统。

3.2 控制器控制器是地源热泵系统的大脑，通过对温度传感器的信号进行处理，控制热泵的启停、运行模式和运行时间等参数。

控制器可以根据需求自动调节热泵的工作状态，实现智能化控制。

3.3 保护装置地源热泵系统中的保护装置用于监测和保护系统的安全运行。

采用井内换热技术的中深层地源热泵系统浅析摘要：采用井内换热技术的中深层地源热泵系统通过套管式换热装置实现了中深层地热“取热不取水”的利用方式。

本文介绍了中深层地热井内换热供热技术的原理，通过对某项目热源温度、取热量和系统效率等实际运行数据的分析，提出了该技术推广应用亟需解决的问题，对该系统的应用提供了指导。

关键词：井内换热；中深层地热；热泵系统前言：近年来，随着勘探技术和地下换热装置的研发，各种深度的地热能逐渐被发掘，其中对于深度在2km到3km，岩层温度70~120℃左右的中深层地热能，之前由于开采难度较大且温度无法达到发电的要求，实际利用较少。

对于这部分中深层地地热能，如果能够通过密闭换热装置从中取热，在不破坏地下环境的前提下作为热泵机组的低温热源，可以使得热泵机组运行在更小的压缩比的高效工况，从而实现供热系统节能。

RybachL和HopkirkRJ早在1995就提出了利用深井换热技术开采中深层水热型地热能为建筑供暖的思路。

随后，国内外有多人对相关机理进行了分析研究，匈牙利密什科尔茨大学的AnikoToth和ElemerBobok利用半数值模拟的方式指出了干孔取热的局限性，中国科学院孔彦龙等人通过解析法和数值法分别计算了我国北方地区典型地热地质条件下的深井换热量。

近年来，我国也开始了中深层地热“取热不取水”利用方式的探索和尝试，在陕西等地建立了数个中深层地源热泵项目。

1中深层地热井内换热供热技术原理中深层地热井内换热供热系统原理示意图如下，主要由中深层地热井（含密闭换热装置）、热源侧水系统，高温热泵机组和建筑供暖末端侧水系统组成。

图1中深层地热井内换热供热系统原理中深层地热井内换热供热技术（又称套管换热技术）通过钻机向地下（约2000-3000米）钻孔至高温（一般为70~120℃）岩层，在钻孔中安装换热装置，通过换热器内工质的循环实现井内换热，将地下深处的热能导出，并通过专用高温热泵机组向地面建筑物供热的一种清洁能源供热新技术。