第一部分地源熱幫浦工作原理
地源熱幫浦是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為熱幫浦的冷熱源，冬季把地能中的熱量「取」出來，供給室內採暖，此時地能為「熱源」；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為「冷源」。
地源熱幫浦供暖空調系統主要分三部分：室外地能換熱系統、水源熱幫浦機組和室內採暖空調末端系統。其中地源熱幫浦機組主要有兩種形式：
水—水式或水—空氣式。水源熱幫浦與地能之間換熱介質為水，與建築物採暖空調末端換
熱介質可以是水或空氣。
第二部分地源熱幫浦系統的分類和應用方式
按照室外換熱方式不同又可分為四類：1. 埋管式土壤源熱幫浦系統，2. 地下水熱幫浦系統，3.地表水熱幫浦系統。
1、埋管式土壤源熱幫浦系統
也稱地下耦合熱幫浦系統，包括乙個土壤耦合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以ｕ形管狀垂直安裝在豎井之中。通過中間介質（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質在土壤耦合地熱交換器的封閉環路中迴圈流動，從而實現與大地土壤進行熱交換的目的。
1）水平埋管地源熱幫浦系統（horizontal ground-coupled heat pump）
當室內負荷比較小,土壤換熱器長度比較短,可以把與單迴路管子隨開挖土方施工直接埋入地下.
當室內負荷比較大,土壤換熱器長度比較長,就需要考慮換熱器的布置問題,常有的布置方式有以下兩種.
（a）串聯式水平埋管
（b）並聯式水平埋管
2）垂直埋管地源熱幫浦系統（vertical borehole ground-coupled heat pump）
（a）當室內負荷比較小,土壤換熱器長度比較短,換熱器井數比較少可以直接接入機房
（b）當室內負荷比較大,土壤換熱器長度比較長,就需要考慮換熱器井群的布置問題,一般是若干口井匯集到集水器中，然後統一由幹管接入機房。
（c）垂直埋管地源熱幫浦系統有一種特殊形式叫：樁基換熱器，即在樁基裡布設換熱管道。
（d）地熱智慧型橋：類似樁基換熱器，在橋板中埋管，雪落到橋面後，這些盤管利用地熱將雪融化。地源熱幫浦的開啟靠輸入的當地氣象引數來控制。
3）螺旋埋管地源熱幫浦系統
（a）長軸水平布置的螺旋埋管地源熱幫浦系統
（b）長軸豎直布置的螺旋埋管地源熱幫浦系統（盤旋布置埋管地源熱幫浦系統）
（c）特殊布置形式叫：溝渠集水器式螺旋埋管地源熱幫浦系統，也
有學者把它歸到多層水平埋管地源熱幫浦系統。
2、 地下水熱幫浦系統
也就是通常所說的深井回灌式水源熱幫浦系統。通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱幫浦機組，經提取熱量或釋放熱量後，由回灌井群灌回地下。
通常系統包括帶潛水幫浦的取水井和回灌井。板式熱交換器採取小溫差換熱的方式執行。
單井換熱熱井：也就是單管型垂直埋管地源熱幫浦，這種方式下，在地下水位以上用鋼套作為護套，直徑和孔徑一致；地下水位以下為自然孔洞，不加任何固井設施。典型孔徑為150mm，孔深450m。
3、地表水熱幫浦系統：由潛在水面以下的、多重併聯的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器，它們被連線到建築物中，並且在北方地區需要進行
防凍處理。利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海水作為熱幫浦冷熱源。
4、直接膨脹式：它不象上述系統那樣採用中間介質水來傳遞熱量，而是直接將熱幫浦的蒸發器直接埋入地下進行換熱，即製冷劑直接進入地下迴路進行換熱，由於取消了板式或者套管式式換熱器，換熱效率有所提高，但是由於製冷劑使用量比較大，整體經濟性和安全性不高。
應用方式：
地源熱幫浦的應用方式從應用的建築物物件可分為家用和商用兩大類，
1. 家用系統
2. 商用系統
從輸送冷熱量方式可分為集中系統、分散系統和混合系統。
1）集中系統：冷熱量集中通過風道或水路分配系統送到各房間。
2）分散系統：使用者單獨使用自己的熱幫浦機組調節空氣
3）混合系統
將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯合使用作為冷熱源的系統，混合系統與分散系統非常類似，只是冷熱源系統增加了冷卻塔或鍋爐。
第三部分、地源熱幫浦的方案設計
一.迴圈水換熱器的計算
二、土壤熱幫浦系統（gchp）的土壤換熱器設計
地下埋管換熱器是地源熱幫浦系統的關鍵組成部分，是土壤源熱幫浦系統設計的核心內容，其選擇的形式是否合理，設計的是否正確，關係到整個地源熱幫浦系統能否滿足要求和正常使用。
地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數目、間距確定，管道阻力計算及水幫浦選型等
1、 布置型式
目前地源熱幫浦地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決於場地大小、當地土壤型別以及挖掘成本，如果場地足夠大且無堅硬岩石，則水平式較經濟；如果場地面積有限時則採用垂直式布置，很多場合下這是唯一的選擇。
儘管水平布置通常是淺層埋管，初投資一般會便宜些，但它的換熱效能比豎埋管小很多，並且往往受可利用土地面積的限制，故一般採用垂直埋管布置方式。
1.1 水平埋管
水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由於多層埋管的下層管處於乙個較穩定的溫度場，換熱效率好於單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。（單層管最佳深度1.2～2.
0m，雙層管1.6～2.4m）
近年來國外又新開發了兩種水平埋管形式，一種是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。
1.2 垂直埋管
根據埋管形式的不同，一般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式；按埋設深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）。
1）u 形管型：是在鑽孔的管井內安裝u 形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑一般在φ50mm 以下（
2）套管式換熱器：的外管直徑一般為100～200mm，內管為φ15～φ25ｍｍ。其換熱效率較u 形管提高16.
7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。
⑵在套管端部與內管進、出水連線處不好處理，易洩漏，因此適用於深度≤30m 的豎埋直管，對中埋採用此種形式宜慎重。
2.地下埋管系統環路方式：串聯方式和併聯方式
串聯方式的優點是：①乙個迴路具有單一流通通路，管內積存的空氣容易排出；②串聯方式一般需採用較大直徑的管子，因此對於單位長度埋管換熱量來講，串聯方式換熱效能略高於併聯方式；
其缺點是：①串聯方式需採用較大管徑的管子，因而成本較高；
②由於系統管徑大，在冬季氣溫低地區，系統內需充注的防凍液（如乙醇水溶液）多；
③安裝勞動成本增大；
④管路系統不能太長，否則系統阻力損失太大。
併聯方式的優點是：①由於可用較小管徑的管子，因此成本較串聯方式低；
②所需防凍液少；
③安裝勞動成本低。
其缺點是：①設計安裝中必須特別注意確保管內流體流速較高，以充分排出空氣；
②各併聯管道的長度盡量一致（偏差應≤10%），以保證每個併聯迴路有相同的流量；
③確保每個併聯迴路的進口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達到此目的。
從國內外工程實踐來看，中、深埋管採用併聯方式者居多；淺埋管採用串聯方式的多；
3 土壤換熱器的埋管材料
3.1 管材選擇
一般來講，一旦將地下埋管系統換熱器埋入地下後，基本不可能進行維修或更換，因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩定性、耐腐性
⑴ 聚乙烯（pe）和聚丁烯（pb）國外地源熱幫浦系統中得到了廣泛應用。
⑵ pvc（聚氯乙烯）管的導熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導致洩漏，因此在地源熱幫浦系統中不推薦用pvc 管
⑶ 為了強化地下埋管的換熱，國外有的提出採用薄壁（0.5mm）的不鏽鋼鋼管，但目前實際應用不多。
3.2 管件與連線
⑴熱熔聯接（承接聯接和對接聯接，對於小管徑常採用）
⑵電熔聯結
5 埋管管長與埋管間距的確定
地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統布置和管材外，還需要有當地的土壤技術資料，如地下溫度、傳熱系數等（可以通過熱響應實驗測得）。
5.1 水平埋管：確定管溝數目及間距
埋管管長的估算：利用管材「換熱能力」，即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材「換熱能力」在20～40w/m（管長）左右，；設計時可取換熱能力的下限值，即20 w/m。
單溝單管埋管總長具體計算公式如下：
其中l ——埋管總長，m
1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，
分母「20」是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，w/m
單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管布置時分別乘上0.9、0.85、0.75、0.70 的熱干擾係數（熱協調係數）。
為了防止埋管間的熱干擾，必須保證埋管之間有一定的間距。該間距的大小與執行狀況（如連續執行還是間歇執行；間歇執行的開、停機比等）、埋管的布置形式（如單行布置，只有兩邊有熱干擾；多排布置，四面均有熱干擾）等等有關。
建議串聯每溝1 管，管徑1/4"～2"；串聯每溝2 管， 1 又1/4"～1 又1/2"。
併聯每溝2 管， 1"～1 又1/4"；併聯每溝4～6 管，管徑13/4"～1"。
管溝間距：每溝1 管的間距1.2m，每溝2 管的間距1.8m，每溝4 管間距3.6m。管溝內最上面管子的管頂到地面的的最小高度不小於1.2m。
5.2 垂直埋管：確定豎井數目及間距
一般垂直單u 形管埋管的換熱能力為60～80 w/m(井深)，垂直雙u 形管為80～100w/m(井深)左右，設計時可取換熱能力的下限值。
垂直雙u 形管埋管總長具體計算公式如下
其中l ——埋管總長，m
1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，
分母「80」是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，w/m
計算豎井數目:n= l/（4*h） （h為豎井深度，50～100m）
地源熱幫浦系統設計基礎
1 總平面布置和地表情況，包括 專案範圍的大小和形狀。專案周圍現存和規劃建築。道路，綠地，人工景觀和附屬設施的情況。現有的水井，廢水，中水情況。2 地質，水文和地表水的調查報告，包括 地表水應用調查報告。地下水系統實驗井的調查報告。實驗井是為了解決地下水資源的具體情況和地質情況而設定的。地下水質條件...
關於地源熱幫浦系統設計
摘要 地源熱幫浦是一種以土壤 地下水作為低溫熱源的熱幫浦空調技術。其原理是依靠消耗少量的電力驅動壓縮機完成製冷迴圈，利用土壤溫度相對穩定 不受外界氣候變化的影響 的特點，通過深埋土壤的環閉管線系統進行熱交換，夏天向地下釋放熱量，冬天向地下吸收熱量，從而實現製冷或供暖的要求。關鍵詞 地源熱幫浦 特點 ...
地源熱幫浦空調基本做法
地源熱幫浦空調美國的基本做法 地源的基本概念 1 在太陽照射在地球的能源中，21 被地球吸收，79 被反射回大氣層中 2 地球核心的能量只有2 能到達地球表面 3 地源熱幫浦設計時應遵循下列原則 對每個專案進行全面分析，設計規模要適當 和使用者保持全面接觸，充分了解使用者的需求 精確計算冷熱負荷 經...