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摘要：地源热泵作为一种利用可再生能源的暖通空调新技术，是建筑节能领域国际上通用的高效节能技术，在我国已经有了一段时间的发展历史，但是大多数人对其了解的程度是有限的。本文分析了地源热泵的工作原理及特点和发展现状，并详细阐述了地源热泵的施工技术要点。
关键词：地源热泵；节能；室外钻孔；地埋管；注浆
一、地源热泵的工作原理及特点
（一）地源热泵的工作原理
地源热泵的作用是从低位热源中吸取能量，并把它传递给高位热源。在这个过程中虽然消耗了一定的高品位能源，但是向高位热源供给的却是从低位热源中提取出的能量与高品位能源之和。因此，热泵装置是一种节能装置。其工作原理与制冷机相同，都是按照热机逆循环工作的，不同的是工作温度范围不同。
地源热泵具有高效节能的优点，由于地下“冬暖夏凉”，冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热及供应热水。夏季制冷时，将大地作为排热场所，把室内的热量通过埋地盘管排入大地中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。
（二）地源热泵的特点
1、能量消耗低，经济实用
國外实践证明，当热源温度高于0℃时，地源热泵的性能系数COP一般大于3.0。与空气源热泵相比，地源热泵可以减少能量消耗量的44﹪，而与住宅电采暖和标准空气源空调设备组成的系统相比，节省72﹪的能源。同时，地源热泵比电锅炉供热节省2/3 的电能，比燃料锅炉节省1/2 的能量，平均可以节约用户30～40%的供热费用，对用户而言是经济实用的。
2、环境影响小
与燃煤锅炉相比，用等量燃料产生电驱动地源热泵的CO2排风量可减少30﹪。并且热泵机组在运行的过程中没有燃烧，不会产生烟尘或者其他废弃物等污染，不需要堆放燃料废物，清洁环保。
3、运行灵活，经久耐用
随着自动化水平的提高及用户的要求，系统的变负荷能力增强，易于管理。由于系统的大多数部件都安置在室内，因此，机组运行简单可靠，平均使用寿命达到20年，地下管路寿命在25～50年。
二、地源热泵的发展现状
世界上最早的地源热泵系统出现在1912年的瑞士苏黎世。但该技术的真正应用是在1950年左右，美国和英国分别研究了利用地下盘管作为热源的家庭用热泵。
我国地源热泵的开发利用起步较晚，最早是在20世纪50年代的天津大学热能研究所吕灿仁教授开展了热泵的研究，但是，直到20世纪90年代才开始推广。从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到了普遍的推广和应用，并且每年以10﹪～15﹪的速度增长，尤其是京津地区发展最快。
目前，地源热泵系统应用进入了快速发展阶段，工程数量已有万余个。资料显示，2005年我国地源热泵应用面积为3000万m2，2007年应用面积达到7000万m2，截止2009年，我国地源热泵使用总面积已达1.39亿m2。2006年1月1日起实施的《地源热泵系统工程技术规范》为我国地源热泵行业的持续健康发展打下了坚实的基础。目前，我国地源热泵企业已具有相当规模和发展潜力，并且增长速度很快。其中，注册资本在1亿元以上的占25%，5000 万至1亿元的占13%，3000万至5000万的占25%，3000 万以下的占37%。作为可再生清洁能源，地热能特别是浅层地温能的开发和利用已经被纳入到我国“十二五”能源发展规划当中。未来5 年，我国计划完成地源热泵供暖（制冷）面积达3.5亿平方米。
三、地源热泵技术的施工技术要点
（一）施工前准备
1、系统施工前应具备区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并有经审批的施工组织设计。
2、对埋管场地应进行地面清理，铲除杂草、杂物，平整场地。
3、进入现场的地埋管及管件应逐件检查，破损和不合格产品严禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管运抵现场后应用空气试压进行检漏试验。存放中，不得在阳光下曝晒。搬运和运输中，应小心轻放，不得划伤管件，不得抛摔和沿地拖曳。
（二）室外钻孔应注意的问题
在大规模埋管中，钻孔偏斜问题非常严重，为了避免钻孔交叉，防止对已经安装的地下换热系统产生破坏，必须尽量防止钻孔偏斜，主要方法是尽量直接在钻头上部加压，以保证孔的垂直度。施工中常用的工艺还有在钻杆处做圆形护圈，通常25米—30米做一个，这样既能保证孔的垂直度，又可防止缩孔造成下管困难。
通常室外地埋区域相对较大时孔与孔之间的间距最好不少于4.5米，这样换热效果也大大提高了，同时大大降低了钻孔偏移带来的不利影响。施工中遇到较软砂土层时，上层施工容易造成塌方。通常这种情况下需要填充红黏土或者膨润土进行护壁，如还不能解决问题，就需要添加护壁套管了，通常要加至砂土层以上，避免塌方带来损失。
（三）下管
下管是一个非常关键的步骤，下管的深度决定换热量的多少，所以必须保证下管深度，下管的成功与否决定了系统是否能够安装成功。下管过程到目前为止还没有达到机械化、自动化的程度，几乎都采用人工下管。需要的人力比较多，要求扶正、下压、送管的等几个分工。下管时，应尽量保持同心度，并且管与管不要紧密接触，以免产生换热器的短路现象。当每一个井打好一组管路放入井中之后，剪去多余的一部分，地面留下五十公分左右用胶带裹好，要注意保护管路系统，避免泥浆石块和其它异物进入系统，造成系统堵塞影响水流量。
参考文献：
[1]马最良，吕悦.地源热泵系统设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]孙友宏，仲崇梅，王庆华.中国地源热泵技术应用及发展[J].探矿工程，2010.10.
关键词：地源热泵；节能；室外钻孔；地埋管；注浆
一、地源热泵的工作原理及特点
（一）地源热泵的工作原理
地源热泵的作用是从低位热源中吸取能量，并把它传递给高位热源。在这个过程中虽然消耗了一定的高品位能源，但是向高位热源供给的却是从低位热源中提取出的能量与高品位能源之和。因此，热泵装置是一种节能装置。其工作原理与制冷机相同，都是按照热机逆循环工作的，不同的是工作温度范围不同。
地源热泵具有高效节能的优点，由于地下“冬暖夏凉”，冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热及供应热水。夏季制冷时，将大地作为排热场所，把室内的热量通过埋地盘管排入大地中，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。
（二）地源热泵的特点
1、能量消耗低，经济实用
國外实践证明，当热源温度高于0℃时，地源热泵的性能系数COP一般大于3.0。与空气源热泵相比，地源热泵可以减少能量消耗量的44﹪，而与住宅电采暖和标准空气源空调设备组成的系统相比，节省72﹪的能源。同时，地源热泵比电锅炉供热节省2/3 的电能，比燃料锅炉节省1/2 的能量，平均可以节约用户30～40%的供热费用，对用户而言是经济实用的。
2、环境影响小
与燃煤锅炉相比，用等量燃料产生电驱动地源热泵的CO2排风量可减少30﹪。并且热泵机组在运行的过程中没有燃烧，不会产生烟尘或者其他废弃物等污染，不需要堆放燃料废物，清洁环保。
3、运行灵活，经久耐用
随着自动化水平的提高及用户的要求，系统的变负荷能力增强，易于管理。由于系统的大多数部件都安置在室内，因此，机组运行简单可靠，平均使用寿命达到20年，地下管路寿命在25～50年。
二、地源热泵的发展现状
世界上最早的地源热泵系统出现在1912年的瑞士苏黎世。但该技术的真正应用是在1950年左右，美国和英国分别研究了利用地下盘管作为热源的家庭用热泵。
我国地源热泵的开发利用起步较晚，最早是在20世纪50年代的天津大学热能研究所吕灿仁教授开展了热泵的研究，但是，直到20世纪90年代才开始推广。从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到了普遍的推广和应用，并且每年以10﹪～15﹪的速度增长，尤其是京津地区发展最快。
目前，地源热泵系统应用进入了快速发展阶段，工程数量已有万余个。资料显示，2005年我国地源热泵应用面积为3000万m2，2007年应用面积达到7000万m2，截止2009年，我国地源热泵使用总面积已达1.39亿m2。2006年1月1日起实施的《地源热泵系统工程技术规范》为我国地源热泵行业的持续健康发展打下了坚实的基础。目前，我国地源热泵企业已具有相当规模和发展潜力，并且增长速度很快。其中，注册资本在1亿元以上的占25%，5000 万至1亿元的占13%，3000万至5000万的占25%，3000 万以下的占37%。作为可再生清洁能源，地热能特别是浅层地温能的开发和利用已经被纳入到我国“十二五”能源发展规划当中。未来5 年，我国计划完成地源热泵供暖（制冷）面积达3.5亿平方米。
三、地源热泵技术的施工技术要点
（一）施工前准备
1、系统施工前应具备区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并有经审批的施工组织设计。
2、对埋管场地应进行地面清理，铲除杂草、杂物，平整场地。
3、进入现场的地埋管及管件应逐件检查，破损和不合格产品严禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管运抵现场后应用空气试压进行检漏试验。存放中，不得在阳光下曝晒。搬运和运输中，应小心轻放，不得划伤管件，不得抛摔和沿地拖曳。
（二）室外钻孔应注意的问题
在大规模埋管中，钻孔偏斜问题非常严重，为了避免钻孔交叉，防止对已经安装的地下换热系统产生破坏，必须尽量防止钻孔偏斜，主要方法是尽量直接在钻头上部加压，以保证孔的垂直度。施工中常用的工艺还有在钻杆处做圆形护圈，通常25米—30米做一个，这样既能保证孔的垂直度，又可防止缩孔造成下管困难。
通常室外地埋区域相对较大时孔与孔之间的间距最好不少于4.5米，这样换热效果也大大提高了，同时大大降低了钻孔偏移带来的不利影响。施工中遇到较软砂土层时，上层施工容易造成塌方。通常这种情况下需要填充红黏土或者膨润土进行护壁，如还不能解决问题，就需要添加护壁套管了，通常要加至砂土层以上，避免塌方带来损失。
（三）下管
下管是一个非常关键的步骤，下管的深度决定换热量的多少，所以必须保证下管深度，下管的成功与否决定了系统是否能够安装成功。下管过程到目前为止还没有达到机械化、自动化的程度，几乎都采用人工下管。需要的人力比较多，要求扶正、下压、送管的等几个分工。下管时，应尽量保持同心度，并且管与管不要紧密接触，以免产生换热器的短路现象。当每一个井打好一组管路放入井中之后，剪去多余的一部分，地面留下五十公分左右用胶带裹好，要注意保护管路系统，避免泥浆石块和其它异物进入系统，造成系统堵塞影响水流量。
参考文献：
[1]马最良，吕悦.地源热泵系统设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]孙友宏，仲崇梅，王庆华.中国地源热泵技术应用及发展[J].探矿工程，2010.10.