❶ 地熱地源熱泵的工作原理與家用什麼相同
地熱地源熱泵的工作原理
地源熱泵系統（Ground-source Heat Pump System）指以岩土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統、建築物內系統組成的供熱空調系統。
我們先來了解一下「熱泵」。熱泵（製冷機）：是通過做功使熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝置。熱泵利用的低溫熱源通常是環境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬於可再生的能源。熱泵是一項利用可再生能源、保護環境的可持續發展技術。利用大地（土壤、地層、地下水）作為熱源的熱泵，可稱之為地源熱泵。
二
特點
1、節能高效
在耗電量相同的條件下，分別提高夏季供冷量或冬季的供熱量,能效比EER:3.9-6,即夏季投入1KW電能可得3.9-6KW熱能, 性能系數COP=2.65-5即冬季投入1KW電能，可得到3.0-5KW左右的熱能；並且地埋管熱交換器不需要除霜，減少了結霜和除霜的能耗。
2、性能穩定
地下溫度穩定：地下的平均溫度基本穩定在16度到22度之間，不受室外環境空氣變化溫度影響，主機製冷熱穩定，不會出現空氣源熱泵越是在需要空調的情況下越不好。
3、投資回報高
地源熱泵系統作為樓宇空調系統，其運行費用可大大降低。用地源熱泵系統供暖或製冷時，根據不同的地域、氣候、資源、環境，運行費用可比傳統中央空調系統降低25%-50%；可供暖、空調，還可在春夏秋採用熱回收免費供生活熱水做到冷暖熱水三合為一 ；一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統，減少設備初投資；地源熱泵系統初投資增量回收期約2.5-8年不等。
4、可再生能源利用技術
地表土壤和水體，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多。地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散相對的均衡。對太陽能二次利用，符合可持續性發展趨勢不受地域、資源等限制
5、環保
污染物排放與空氣源熱泵相比減少40%以上，與電供暖相比減少70%。沒有燃燒、排煙，也沒有廢棄物，且不用遠距離輸送熱量，是真正的環保型空調。夏季不會向建築周圍空氣放熱是環境空氣溫度升高，冬季不會從建築物周圍空氣吸熱降低環境空氣溫度。機組的埋地換熱器可以布置在花園、草坪及建築物周圍地下，不佔建築面積。
6、安全、壽命長
地源熱泵非常耐用，機械運動部件(主機為工廠整體組裝)非常少,所有的部件埋在地下或是安裝在室內,從而避免了室外的惡劣氣候，系統採用閉式循環減少腐蝕、污染與結垢，延長設備使用壽命，同時系統維護費用低；地下部分（PE管）可保證50年（免維護），需要維護的主要是水泵與室內管道與室內機---維護簡單工作量小，節省維護費用；地源熱泵機組正常壽命是25年。
7、應用范圍廣
適用廣：可應用於賓館、商場、辦公樓、學校等建築等需要空調的新建、改建、擴建項目，更適合於別墅住宅的採暖、空調；
缺
點
①如果利用不合理，可能對地下水造成嚴重的污染。
②如果地下水被大量抽取後不能夠及時回灌可能造成地面下沉，造成地面上的建築物損壞。
③不太適用於：建築密度很大的地方，地質條件比較惡劣的地區（如：地下岩層比較厚和硬）
三
應用與發展
地源熱泵的概念最早出現在1912年瑞士的一份專利文獻中。
開放式地下水熱泵系統在20世紀30年代被成功應用。
20世紀50年代歐洲和美國掀起了研究地源熱泵的第一次高潮，美國愛迪生電子學院最早研究閉式環路熱泵系統，印地安納洲的印地安納波利斯是最早安裝閉式環路地源熱泵系統的。
直到20世紀70年代，世界石油危機使得人們關注節能、高效用能，地源熱泵的研究進入了又一次高潮，這時瑞典的研究人員開始將塑料管應用在閉式環路地源熱泵系統上，地源熱泵的推廣應用迅速展開。
經過近50年的發展地源熱泵技術在北美和歐洲已非常成熟，是一種被廣泛採用的熱泵空調系統。針對地源熱泵機組、地熱換熱器，系統設計和安裝有一整套標准、規范、計算方法和施工工藝。
到2019年底，美國有超過3萬台系統在家庭、學校和商業建築中應用，另據地源熱泵協會統計，美國有600多所學校安裝有地緣熱泵技術。
04
工作原理
作為自然現象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫，用著名的熱力學第二定律准確表述：「熱量不可能自發由低溫傳遞到高溫」。但人們可以創造機器，如同把水從低處提升到高處而採用水泵那樣，採用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以地源熱泵實質上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這就是地源熱泵節能的原理。
冬季，熱泵機組從地源（淺層水體或岩土體）中吸收熱量，向建築物供暖；
夏季，熱泵機組從室內吸收熱量並轉移釋放到地源中，實現建築物空調製冷。
冬季地源熱泵工作原理
冬天熱泵中製冷劑正向流動，壓縮機排出的高溫高壓氣體進入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變為高溫高壓的液體，再經熱力膨脹閥節流降壓變為低溫低壓的液體進入蒸發器，從地下循環液中吸取低溫熱後相變為低溫低壓的飽和蒸汽後進入壓縮機吸氣端，由壓縮機壓縮排出高溫高壓氣體完成一個循環。如此循環往復將地下低溫熱能「搬運」到集水器，從而不斷的向用戶提供45℃-50℃的熱水。
夏季地源熱泵工作原理
夏天熱泵中製冷劑逆向流動，與用戶換熱的冷凝器變為蒸發器從集水器中的低溫水（7℃-12℃）提取熱能，與地下循環液換熱的蒸發器變為冷凝器向地下循環液排放熱量，循環液中熱量再向地下低溫區排放，如此循環往復連續地向用戶提供7℃-12℃ 的冷水。
❷ 地熱能的利用原理
地熱就存在於地下，只是需要我們收集罷了。地熱能可以通過以下三種方法予以利用：直接地熱能：在接近地球表面的溫泉或者地熱水庫，我們可以直接汲取熱水加熱房間或辦公室。地熱水通過熱交換機泵出，然後引入到建築物的加熱系統。使用過的廢水可以再注入到通往地熱水庫的井裡，加熱後再重新利用。地熱利用歷史人們在幾千年前沒有開挖地熱水庫的情況下，已經學會了利用地熱能。古羅馬人曾經用溫泉為房間加熱、洗澡和做飯。1892年，世界上首個現代化的區域供暖系統在美國愛達荷州博伊西市建成，它主要是利用管道泵取溫泉為市民加熱。世界上首座現代化的地熱電站於1904年出現在義大利拉德雷洛。現在，地熱能已經在法國、土耳其、紐西蘭、美國、日本和其它國家得以應用。冰島是世界上地熱用戶最多的國家，其首都雷克雅維克幾乎整座城市都由溫泉和地下井中抽出的熱水加熱。其它一些城市，比如俄勒岡克拉瑪斯瀑布，甚至泵取熱水供應道路地下的管道，以幫助在冬天融化冰雪。地熱蒸汽泵：在地下幾公里深，土壤和水的溫度長期保持在10-15攝氏度。實際上一點點溫度即可用來加熱或者為家庭和辦公室降溫。水流會在一系列位地下、水下的管道，在地下水庫與建築物之間循環。一套壓縮機或者熱交換機將管中的熱量泵出，並將它們輸送到建築中的風管網路。到夏天，這個程序是顛倒的。管道會將熱量從房內抽出，並將它們帶到地下或者室外的水中，從而在這些地方被吸收掉。地熱發電站：來自地下的熱水或者蒸汽可以通過地下井排出地面，並且用於在電廠里發電。
❸ 地熱熱泵——適合於任何地方的地熱能源：當前世界發展狀況
R.Curtis（英）、J.Lund（美）、B.Sanner（德）、L.Rybach（瑞士）、G.Hellström（瑞典）
徐巍（譯）鄭克棪（校）
摘要：1995年在義大利佛羅倫薩舉行的世界地熱大會上，一篇論文引起了世界地熱界對地熱熱泵增長狀況的廣泛關注。隨著降低建築能耗壓力的增加，以及減少建築物二氧化碳排放指標的提高，安裝地熱熱泵的趨勢正在逐漸興起。應用地熱熱泵的國家數量也不斷上升，其中一些國家並沒有傳統意義上的地熱資源，但現在他們有了生氣勃勃的地熱熱泵項目。另外，還有一些國家正在探索其應用潛力。從小的家庭安裝到大功率的系統安裝，各種型號的地熱熱泵都在增加。這篇文章主要對近10年這些高效率、長壽命、低污染的可再生能源系統的發展和安裝進行評價。
1 介紹
地熱熱泵是世界上發展最快的可再生能源利用技術之一，在過去的10年裡，大約30個國家平均增長速率達到10%。它主要的優點是可以利用平常的地溫或地下水的溫度（5～30℃）就可以運行，而這些資源全世界各個國家都可以獲得。在1995年的佛羅倫薩世界地熱大會上，人們嘗試著總結了當時的這項技術狀況和發展水平，到2005年，地熱熱泵已經進一步提升為新能源和可替代能源的重要角色。它們尤其已經被作為一種高效的可再生供熱裝置，而且更重要的是它們在減少二氧化碳方面得到認可。來自加拿大的一篇文章中提到：「當前在市場上不可能有任何其他的單項技術比地熱熱泵在減少溫室氣體排放和導致全球變暖效應方面的潛力更大。」這句話同當前流行的一種認識相一致：熱泵作為供熱裝置可以減少全球6%以上的二氧化碳排放量，它是目前市場上可獲得的減少二氧化碳排放量最大的單項技術之一。這樣的說法正好適合當前提倡的把更多的注意轉移到可再生熱能的利用上來，就像現在提倡可再生電能一樣。2005年9個歐洲組織和貿易協會共同提倡採用可再生能源進行供熱和製冷的行動。三個主要的技術被提到：生物能、太陽能和地熱能。過去10年已經進行的工作，說明正確設計的熱泵系統，無論是對單孔安裝還是多孔安裝，都可以確保從地下汲取的熱能是真正可再生和永久可持續的。最近，世界能源組織公布了多種可再生技術的生命周期分析，對於加熱技術，地熱熱泵的生命期二氧化碳排放量是第二低，僅次於木屑。
在這篇文章里，我們簡短介紹了地熱熱泵技術，提出當前流行的一些綜合信息。讀者會發現2005年世界地熱大會論文集第14章收集了比以前大會論文集更多的關於地熱熱泵的論文，反映了它在世界范圍內的快速增長。盡管地熱熱泵有比較高的應用潛力，但在一個國家或地區的優勢條件取決於當地的經濟生存能力、應用能力和增長率。我們介紹了幾個不同地理區域和國家的發展情況。一些地區已經安裝了很多的地熱熱泵，而且顯示了不斷增長的趨勢，有些地區才剛剛開始。開發利用較好的國家有美國、北歐、瑞士、德國，尤其是瑞典。剛開始開發利用的國家包括英國和挪威。其他有大量裝機的國家還有加拿大和奧地利，法國、荷蘭也顯示了比較快的增長速度。中國、日本、俄羅斯、英國、挪威、丹麥、愛爾蘭、澳大利亞、波蘭、羅馬尼亞、土耳其、韓國、義大利、阿根廷、智利、伊朗等國開始意識到地熱熱泵技術。論文集第一部分里許多國家介紹了他們的開發利用狀況。
2 裝機
盡管許多國家都開始對熱泵產生興趣，但熱泵的增長主要還是發生在美國和歐洲。據不完全統計，目前全世界范圍內的裝機容量可能接近10100MWt，年均利用的能量大約59000TJ（16470GWh）。實際安裝的機組數量大約900000個。表1列舉了地熱熱泵利用率最高的幾個國家。
表1 利用地熱熱泵領先的國家
3 地熱熱泵系統
熱泵系統利用相對不變的地下溫度來為家庭、學校、政府和公共建築供熱、製冷和提供生活熱水。輸入少量的電能驅動壓縮機後，可以產生相當於輸入能量4倍的能量。這樣的機器使熱能從低溫區流向高溫區，實際上是一台能倒流的製冷機。「泵」說明已經做功，溫差稱為「抬升」，抬升越大，輸入的能量越多。該項技術並不是一項新技術，1852年Lord Kelvin提出了這個概念，20世紀40年代Rober Webber修改成地熱熱泵，60、70年代獲得商業推廣。圖1是典型的水-氣型熱泵系統。這樣的熱泵在北美應用很廣泛，但在北歐家庭供暖市場主要利用水-水熱泵。
熱泵有兩種基本的配置：土壤偶極系統（閉路系統）和地下水系統（開路系統），地下系統可以水平或垂直安裝，取用井水或湖水。系統的選擇依賴安裝地點的土壤和岩石類型，能否經濟施工水井或現場已有水井，還需場地條件。圖2是這些系統的示意圖。如前面的水-氣型熱泵所示，對於熱水加熱系統，家用熱水交換器可以在夏天利用回灌的熱量，冬天利用輸出的熱量來加熱生活用水，水-水型熱泵一般只能通過轉換供熱模式到生活熱水模式，將輸出溫度提高到最大來加熱生活熱水。
圖1a 製冷循環中的水-氣型地熱熱泵
圖1b 供暖循環中的水-氣型地熱熱泵
圖2a 密閉環路熱泵系統
圖2b 開放環路熱泵系統
在土壤偶極系統里，一條封閉的管路被水平的或者垂直的埋在地下，防凍液通過塑料管循環，或者在冬天從地下獲得熱量，或者在夏天將熱量灌入地下。開放環路系統利用地下水或湖水直接通過熱交換器後灌入另一眼井（或者河渠、湖裡，或者直接用於灌溉），主要按照當地法規執行。
其他種類的熱泵系統正在興起，如豎井和本次大會上提到的一種新類型。這些系統效率很高，但大多需要更加精細的水文地質信息和比閉路系統更加專業的設計。
熱泵機組的效率在供暖模式通過運行系數COP來表示，在製冷模式下用能量效率比（EER）來表示，它是輸出能量與輸入能量（電能）之比，目前的設備基本在3和6之間變化。這樣COP為4意味著輸入每個單位的電能可以產生4個單位的熱能。經過對比，空氣源熱泵的COP大約為2，取決於高峰供暖和製冷需要的備用電能。在歐洲，這個比率有時候作為「季節性運行參數」，即供暖季和製冷季的平均COP，同時要考慮系統特性。
4 地熱熱泵的可再生討論
隨著熱泵裝機的穩定增加，使人認識到它們對可再生能源利用的貢獻。這只是部分的認識，因為它們只涉及了供暖和製冷的表面，所以沒有可再生電能的考慮。然而，這裡面有兩個其他的因素——一個是關於地下能源的可持續問題，一個是基於空氣源熱泵的問題，在能量輸出時沒有純能量的增加，所以它們僅僅是一種能量效率技術。
20世紀50、60年代，當空氣源熱泵風靡的時候，在城市裡的化石燃料電廠發電的效率接近30%。當時空氣源熱泵的COP一般在1.5～2.5之間變化。表2顯示了在建築物里能量釋放的情況，60%的能量來自於空氣，而用來發電的原生能量只有75%作為有用的熱能得到利用。這樣，從空氣中提取的可再生能量已經高效地釋放了熱能，但沒有剩餘能量。表2的第二列是當前的數據。新型的組合或聯合循環發電廠發電效率已超過40%。土壤源熱泵的SPF已超過3.5。這導致了140%的效率，其中最終能量的71%來自地下。更重要的是，超過40%的剩餘量已高於發電消耗的原始能量。
表2 能量和效率對比表
水源熱泵和新型發電效率的聯合才構成剩餘可再生能源的釋放。
如果從一開始就用可再生能源發電，則所有傳遞的能量就都是可再生的。為了釋放可再生的能量最多，建議應該盡快使可再生電能變得經濟，並與地源熱泵結合起來。
能量討論可能是有爭議的，但二氧化碳排放量的減少卻很容易證實。舉個例子，當前英國電網和地熱熱泵聯合供暖相對於傳統的化石燃料供暖技術可以減少50%的二氧化碳排放量。這歸功於當前英國電網的聯合。由於目前發電所排放的二氧化碳在減少，所以通過利用地熱熱泵而排放的二氧化碳會更少。隨著利用可再生能源發電，建築供暖將不再需要排放二氧化碳。
如果要計算一下世界范圍內可節約的石油當量和當前地熱熱泵裝機容量所能減少的二氧化碳排放量，則需要有幾個假設條件。如果每年地熱能被利用28000TJ（7800GWh），將此量與30%效率的燃油發電相比，則會節約15.4百萬桶石油，或者2.3百萬噸石油當量，減少700萬噸二氧化碳的排放量。如果我們假想每年同樣長時間的製冷，則這個數字會翻倍。
5 美國的經驗
在美國，大多數系統都是根據高峰製冷負荷設計的，它高於供暖負荷（主要是北方地區），這樣，估計平均每年有1000個小時滿負荷供暖。在歐洲，絕大多數系統是根據供暖負荷設計的，所以經常據基礎荷載設計，另加化石燃料調峰。結果，歐洲的系統每年可以滿負荷運行2000到6000個小時，平均每年2300個小時。盡管製冷模式將熱量灌入地下，它不是地熱，但它仍然節省能量，有利於清潔環境。在美國，地熱熱泵裝機容量能穩定在12%，大多數安裝在中西部地區和從北達科他州到佛羅里達州的東部地區。目前，每年接近安裝50000個熱泵機組，其中46%是垂直閉路循環系統，38%是水平閉路循環系統，15%是開路系統。超過600個學校安裝了熱泵系統進行供暖和製冷，尤其在得克薩斯州。應該注意到這一點，熱泵按照噸（1噸冰產生的製冷量）來分等級，這個噸相當於12000Btu/hr或3.51kW(Kavanaugh和Rafferty，1997)。一個典型的家庭需要的熱泵機組應該是3噸或者是105kW的裝機容量。
美國裝機容量最大的熱泵是在肯塔基州路易斯維爾市的一個賓館。通過熱泵為600個賓館房間、100個公寓和89000ｍ2的辦公區（整個賓館161650ｍ2）提供冷熱空調服務。熱泵利用出水量177l/s、出水溫度14℃的4口水井，提供15.8MW的冷負荷和196MW的熱負荷。消耗的能量是沒有熱泵系統附近相似建築的53%，每月節約25000美元。
6 歐洲的狀況
地熱熱泵實際上可在任何地方既供熱又製冷，可以滿足任何的需求，具有很大的靈活性。在西歐和中歐，直接利用地熱能對眾多客戶進行區域供暖受限於區域的地質條件。在這種情況下，通過分散的熱泵系統採集到處都有的淺層地熱是一個明智的選擇。相應的，在歐洲各個國家，熱泵正在快速增長和發展起來。熱泵系統的市場正在蔓延，從事該項工作的商業公司也在增長，他們的產品已經進入「黃頁」。
歐洲超過20年對熱泵的研究開發為該項技術的可持續性建立了一個完善的概念，還解決了噪音問題，制定了安裝標准。圖3是一個典型的井下熱交換器型熱泵（BHE）。這個系統每輸出1kWh的熱或冷需要0.22～0.35kWh的電能，它比季節性利用大氣做熱源的空氣源熱泵少需要30%～50%的能量。
圖3 中歐家庭中BHE熱泵系統的典型應用，典型的BHE長度大於100m
根據歐洲許多國家的天氣條件來看，目前大多數的需求是供暖，空調很少需要。所以熱泵通常只是用於供暖模式。然而隨著大型商業利用數量的增加，製冷的需要以及這項技術推廣到南歐，將來供暖和製冷雙重功效就會越來越重要。
在歐洲統計熱泵安裝的可靠數量是相當困難的，尤其是個人的利用。圖4是歐洲主要利用熱泵的幾個國家安裝熱泵的數量。2001年瑞典大幅增加的熱泵主要是空氣源熱泵，然而瑞典在歐洲也是安裝地熱熱泵最多的國家（見表1）。總的情況，除了瑞典和瑞士，地熱熱泵的市場擴展在整個歐洲還不太大。
7 德國的經驗
1996年之後，根據熱泵的銷售統計，德國各種熱源的熱泵銷售情況各不相同（圖5）。在經過1991年銷售量小於2000台的低迷後，熱泵的銷售量呈現穩定的增長。地熱熱泵的份額從80年代少於30%上升到1996年的78%，2002年達到82%。而且從2001年到2002年，當德國的房地產由於經濟蕭條正在縮水的時候，地熱熱泵的銷售量仍然有所增長。將來它在市場上仍然有增長的機會，因為有較好技術前景做保證。
圖4 一些歐洲國家熱泵機組的安裝數量對比圖
圖5 每年德國熱泵的銷售數量對比圖
德國地熱熱泵在住宅利用的數量是巨大的，許多小型系統安裝在獨立的房子里，而較大系統用於一些需要供暖和製冷的辦公樓等商業區域。德國的大部分地區夏季的濕度允許製冷不帶除濕，例如冷卻頂棚。熱泵系統就很適合直接利用地下的冷能，不需要冷卻器，它們顯示了非常高的製冷效率，COP能達到20以上。第一個利用井下熱交換器和直接製冷的系統在1987年安裝的，同時該項技術成為一個標准設計選擇。一些最新的德國地熱熱泵的例子Sanner和Kohlsch有文章介紹。
在德國，地熱熱泵已經走過了研究、開發和開發現狀階段，當前的重點是選型和質量安全性。像技術准則VDI4640、合同規范以及質量認證等工作正開始被強制執行來保護工業和消費者，避免質量不合格和地熱熱泵系統無法長期運行等問題。
8 瑞士地熱熱泵的繁榮
地熱熱泵系統在瑞士已經以每年15%的速度快速增長。目前，有超過25000台熱泵系統在運行。來自地下有三種熱能供應系統：淺層水平管（占所有安裝熱泵的比例小於5%）、井下換熱器系統（100～400m深，佔65%）、地下水水源熱泵（佔30%）。僅僅在2002年，就施工鑽孔600000m，並安裝了井下換熱器系統。
地熱熱泵系統非常適於開發到處都有的淺層地熱資源。熱泵系統長期運行的可靠性現在已經通過理論和實踐研究以及通過在幾個供暖季的測試得到證明。季節運行因素已大於3.5。
各種測試和模型模擬證明這種系統可以持續性的吸取熱量。長期運行的可靠性保證了系統可以無故障應用。熱泵系統所配備井下換熱器的合理尺寸也有利於廣泛的應用和選擇。實際上，熱泵系統的安裝在1980年從零開始，經過快速發展，現在是瑞士地熱直接利用里最大的部分。
地熱熱泵系統的安裝自從20世紀70年代末期開始認識以來發展很快，這種印象深刻的增長可見圖6和圖7。
圖6 1980～2001年瑞士地熱熱泵安裝的發展趨勢圖
圖7 1980～2001年瑞士井下換熱裝置和地下水的地熱熱泵系統裝機容量發展趨勢圖
每年的增長非常顯著：新安裝系統的數量以每年大於10%的速度增長。小型系統（＜20kW）顯示了最高的增長速度（大於15%，見圖1）。2001年地熱熱泵系統的裝機容量是440MWt，產生的能量為660GWh。2002年施工了大量的鑽孔（幾千個），並安裝了雙U型管的井下熱交換器。井下換熱器的平均深度大約150～200m；超過300m深度的鑽孔也越來越多。平均每米的造價是45美元左右，包括鑽井、下入U型管和回填。2002年，井下換熱器的進尺達到600000m。
熱泵快速進入瑞士市場的原因
熱泵系統在瑞士市場上快速發展的原因主要是那裡除了這種到處都有的地熱以外，在地殼淺層沒有其他地熱能資源。另外，也有許多其他的原因，包括技術上的、環境上的以及經濟上的原因。
技術原因
大多數人口居住的瑞士高原合適的天氣條件：大氣溫度在0℃附近，冬天日照很少，
地下淺層溫度在10～12℃之間，長供暖期。
恆定的地下溫度通過正確選型尺寸，可以提供熱泵最好的季節運行因素和長期使用壽命。
地熱熱泵以分散方式進行安裝，適合於獨立用戶需要，避免了如同區域供暖系統的昂貴的熱分配。
安裝位置在建築物附近（或建築物地下），相對自由，在建築物內對空間的要求也不高。
至少對小型系統來說，不需要進行回灌，因為在系統閑置期（夏天）地下的熱能可以自動恢復。
環境原因
沒有交通運輸、儲藏和運行的危險（與石油相比）；
沒有地下水污染的危險（與石油相比）；
系統運行可以減少溫室氣體二氧化碳的排放。
經濟原因
環境友好的地源熱泵安裝成本比得上傳統（燃油）系統的安裝（賴貝奇，2001）；
比較低的運行成本（與利用化石燃料供暖進行比較，不需購買石油或天然氣，和燃燒器控制）；
對環境友好的熱泵，當地給予對用電費用優惠。
二氧化碳的排放稅預計要實施。
進一步快速推廣地熱熱泵的刺激因素是公用事業的「能量合同」。它暗示了利用熱泵的公司以自己的成本設計、安裝、運行和維護地熱熱泵，同時以合同價格賣熱能或冷能給合適的用戶。
盡管絕大多數地熱熱泵是為單獨住宅供暖（生活熱水），但一些新的利用方式正在出現（包括各種井下換熱器系統，聯合太陽能進行熱量採集和儲存、地熱供暖和製冷，「能量堆」）。對於每2km2一台機組，它們的地區密度是世界上最高的。這保證了瑞士在地熱直接利用方面是有優勢的（在世界上前五個國家中人均裝機容量）。相信瑞士的地熱熱泵在相當長的一段時間內會興盛下去。
9 英國的地熱熱泵
在英國，路特·開爾文努力發展了熱泵理論，但利用熱泵進行供暖卻進展緩慢。第一個安裝地熱熱泵的記載要追溯到1976年夏天。小型閉路系統的先鋒設置是在90年代初期蘇格蘭的住宅進行安裝的。英國花了很長時間發現為什麼到目前為止在英國該項技術要落後於北美和北歐。首要的原因是相對溫暖的天氣、房屋材料的保溫性較差、缺少適合的熱泵機組和與天然氣龐大管網的競爭。
在20世紀90年代中期，通過吸取加拿大、美國和北歐地區利用熱泵的經驗教訓，英國的地熱熱泵開始緩慢發展。他們利用很長時間確定合理的技術來適用於本國的住宅材料，以及克服英國特有的各種問題。另外的一個難題就是英國的地質條件復雜。
過去的兩年時間里，熱泵已經被公認在幾個英國政策里扮演著重要的角色，例如供熱保障程序、可再生能源以及能源效率目標。
在英國，很少人知道其實熱泵系統比起傳統的那些系統可以大量減少二氧化碳的排放。利用英國電網的地熱熱泵系統將會立刻減少40%～60%的二氧化碳排放量。隨著英國電網在將來幾年變得越來越清潔，長壽熱泵的排放量也會進一步下降。建築師和發展商發現新的建築評價標准正開始考慮二氧化碳這個新參數。
從非常小的起步，目前地熱熱泵系統已經出現在整個英國，從蘇格蘭到Cornwall。私人建築家、房地產商和建築協會現都成為這些系統的消費者。室內安裝熱泵系統一般在25kW到2.5kW之間，主要選擇各種水對水和水對空氣的熱泵，安裝在幾種不同地質條件的地區。
最近宣稱有撥款計劃（清潔天空項目）會幫助建立該項技術的部門鑒定，會建立可信的安裝隊伍、技術標准以及適用於英國室內的熱泵。隨著去年英國主要的用戶發起了熱泵安裝發展到1000家的活動，希望對於該項技術的興趣能夠快速增長，同時希望在將來幾年能夠大量涌現出室內地熱熱泵安裝的成功案例。
另一個利用地熱熱泵的重要領域就是供暖和製冷都需要的商業和公共建築。2002年國際能源協會熱泵中心安排了首批國家級研究，對熱泵可能減少二氧化碳的排放量進行研究（IEA，2002）。其中第一個就是在英國展開的，研究結論是熱泵系統應用於辦公室和小商店效果最好。第一個不在室內安裝的熱泵僅25kW，是在Scilly的Isles的健康中心。這個系統在接下來的2000年到今天得到迅速發展，設備尺寸和型號目前已經達到300kW。
熱泵的利用已經發展到學校、單層或者多層的辦公樓和展覽中心。顯著的一個例子就是Derbyshire的國家森林展覽中心、Chesterfield、Nottingham、Croydon地區的辦公樓以及Cornwall的Tolvaddon能源公園。一個大型的系統已經在Peterborough地區的新宜家銷售中心進行安裝。這些系統的安裝採用了各種各樣的類型，有簡單利用地板供暖的，反循環熱泵供暖和製冷的，也有復雜的整合機組同時進行供暖和製冷的。單獨的或者是混合的配置都已經被採用，包括利用大型地下水平循環和其他相互聯系的鑽孔網。
10 瑞典的地熱熱泵
20世紀80年代初期，地熱熱泵在瑞典開始盛行。到1985年，已有50000台熱泵機組被安裝。隨後較低的能源價格和技術質量問題使熱泵市場萎縮，在接下來的10年裡，平均每年安裝2000個熱泵機組。1995年，由於瑞典政府的支持和補貼，公眾對地熱熱泵的興趣開始增強。根據佔住宅銷售市場約90%的瑞典熱泵機構（SVEP）統計的銷售數據顯示，2001年和2002年大約有27000個熱泵機組被安裝（見圖8）。因此，安裝的機組數量估計達到200000台。
目前，熱泵是瑞典小型住宅區最流行的採用液體循環的供暖方式，由於當前的油價，它替代了燒油；由於電費高昂，它又替代了電；由於方便而替代了木炭火爐。直接利用電加熱的發展速度已相當減慢。除了住宅方面，還有一些大型的系統安裝（包括閉路和開路循環）用於區域供暖網。所有熱泵機組平均輸出的熱能估計大約10kW。
瑞典地熱熱泵的安裝通常建議占標稱負荷的60%，即每年大約3500～4000個小時滿負荷運行。整合在熱泵里的電加熱器提供剩餘的負荷，有將熱泵負荷增加到80%～90%的趨勢。大約80%的熱泵採用的是垂直類型（鑽孔類型）。在住宅里，鑽孔的平均深度大約125m，水平類型平均循環長度大約350m。開式、充滿地下水的單U型管（樹脂管，直徑40mm，壓力正常6.3bar）幾乎用於所有的熱泵安裝。當熱量需要被回灌入地下時，雙U型管有時候被採用。熱反應測試已經顯示自然對流在充滿地下水的鑽孔中比填滿砂（礫石）的鑽孔熱交換更強烈。地源熱泵的盛行已經使人們逐漸關注相鄰鑽孔之間長期熱影響的問題。
圖8 每年瑞典熱泵銷售數量對比圖
用於客戶住所的大型系統正在變得越來越流行。用來製冷的垂直式安裝正在占據市場，但在住宅方面仍然沒有引起人們的興趣。在商業和工業上製冷的需求為地熱熱泵打開了一個嶄新的市場。
熱泵技術上的發展有由渦輪式壓縮機逐漸代替活塞式壓縮機的趨勢，它的優點是運行平穩、設計簡潔。另外人們對各種容量控制也產生了興趣，例如在同一個機組里分別安裝一個小型壓縮機和一個大型壓縮機，夏天，生活熱水可以通過小型壓縮機來供給。絕大多數進口的熱泵利用的工質是R410A。瑞典生產商仍然利用的是R407C，但有向R410A轉變的趨勢，還有的對丙烷也感興趣。目前正在研究利用極少量的工質來組建熱泵。一些生產商通過利用廢氣和土壤作為熱源的熱泵搶占市場。廢氣可以被用來預加熱從鑽孔開采出來的熱運移流體，或者熱泵閑置時灌入地下。
在大型鑽孔型熱泵系統里，為了確保系統長期運行，不得不考慮地下熱能的平衡。如果主要是滿足熱負荷，則在夏天必須向地下回灌熱能。自然界的可再生能源，如室外空氣、地表水和太陽能都應該被考慮。在Nasby公園，在建築物下面安裝了一套系統，施工了48個200m深的鑽孔，利用400kW的一個熱泵基本提供熱負荷，每年運行6000個小時。夏天，從附近的湖引來的地表溫水（15～20℃）通過鑽孔灌入地下。
11 挪威的例子
在奧斯陸的Nydalen，180個基岩井將會是給一個接近20萬m2的建築進行供熱和製冷的關鍵。這是歐洲這種類型的系統里最大的項目。
一個能量供應站將為Nydalen的這個建築供暖和製冷。通過利用熱泵和地熱井，熱能既可以從地下採集，也可以將能量儲存地下。夏天，但有製冷需要時，熱能可以灌入地下。基岩的溫度可以從平常的8℃上升到25℃。在冬天，熱能可以用來供暖。供暖的輸出功率是9MW，而製冷是7.5MW。與電、石油和天然氣供暖相比，每年供暖的成本可以減少60%～70%。供暖和製冷的聯合調用確保了能量站的高效利用。
這個項目最獨特的地方是地熱能量儲藏。這里的180個井，每個都深200m，可以提供4～10kW能量。整個儲熱基岩的體積是180萬m3，主要在建築物的下面。塑料管形成封閉環路，用來傳遞熱能。
該項目總投資是6千萬挪威克朗（相當於750萬歐元）。這比起傳統方式（即沒有能量井和收集裝置）多投資1700萬挪威克朗。然而，每年購買的能量減少約400萬挪威克朗，項目還是有利潤的。這個項目由政府實體Enova SF和奧斯陸能源基金撥款支持了1100萬挪威克朗。
能量站按計劃在2003年4月開始建設，包括施工一半的基岩井。剩下的井可能安排在2004年的建設中。
該項目的細節可以在項目組www.avantor.no和熱能儲存www.geoenergi.no兩個網站上查詢。
結論
地熱熱泵是一個剛興起的技術，有能力利用地下巨大的可再生貯存能量，提供高效率的供暖和製冷。它們正逐漸被認為是替代化石燃料的一種選擇，在許多國家，它們在對建築進行供暖和製冷時可以極大地減少二氧化碳的總排放量。相信安裝熱泵系統的數量和國家都會快速增長起來。
參考文獻（略）
❹ 地源熱泵壓縮機的作用，如果是和空調一樣，為什麼還用地源熱能，還是地源能量不夠，用壓縮機補充
首先要說明一點，我們用的地源熱泵的地能是低溫地能，而不是用的地下的高溫熱能。根據熱力學原理，能量不能自發的從低溫向高溫傳遞，就像水不能自發的從低處往高處流一樣。要把低處的水送到高處，我們就需要水泵，利用水泵把水從低處送到高處。類此，對於地下的低溫地能，我們就需要通過壓縮機來完成逆卡諾循環，把地下的低溫熱能提取以供我們使用。地源熱泵的壓縮機就如同抽水的水泵。通過壓縮機，我們可以利用少量的電能就可以得到很多地熱能，因此就用了地源熱泵系統能效比（COP）這個名詞。
脫脫的給我最佳吧！純手打，你該知道我什麼專業了吧
❺ 地源熱泵多久可以把地暖加熱
地源熱泵3小時可以把地暖加熱
1，電源電壓穩定;如果電壓不穩定，壓縮機的壽命會收到影響;
2，頻率及使用方法。使用季節，不要外機斷電，尤其是，根據情況採用加熱不要頻繁開關機，如果頻繁開關容易損壞壓縮機。
3，外機的位置，正常情況下，本機應該放置通風，乾燥，清潔的位置。