地源热泵系统的设计主要集中在系统地下部分的设计，包括冷热负荷的确定，地下换热器的选型、布置，室内空气气流的组织形式，热泵的容量等，不过要重视对地源热泵空调系统设计的基础资料的准确性和真实性进行鉴别，特别是水文地质、地表情况、试验井（坑）、水质这些资料，以免造成系统失败或者和预期效果大相径庭。对于地下水热泵系统、土壤源热泵系统、地表水热泵系统，都有不同的设计步骤和施工方法。

    随着地源热泵在中国的逐渐推广，对地源热泵系统经济性能和运行特性的研究也日益受到重视。哈尔滨工业大学针对地源热泵钻井费昂贵、初投资比普通供暖空调高的问题，利用经济评价方法，以哈尔滨地区供暖面积10000m2为计算对象，分析比较了地源热泵3种驱动源（电动机、燃气机、柴油机）、3种辅助热源（电锅炉、油锅炉、燃气锅炉）、共计9种系统组合的经济参数（初投资、年经营成本、年总成本、净现值，净现值率及投资回收期），分析计算得出燃气机驱动、190KW辅助燃气锅炉的地源热泵系统为最佳的结论。北京建筑工程学院的研究从节能分析出发，结合工程实例，对地源热泵系统即地下水热泵系统和土壤源热泵系统与风冷热泵系统在技术性能和经济性能方面进行了对比。分析表明地源热泵系统性能参数比风冷热泵系统有较大提高;初投资和运行费用比风冷热泵系统节省24～30%左右。天津大学热能研究所和河北建筑科技学院依据圆柱源理论，建立了耦合地面热泵机组和地下埋管换热器特性的模拟模型，探讨了模拟过程中有关参数的确定方法，并运用模型对地源热泵的冬季和夏季运行特性进行了模拟，模拟结果和实验实际测得的数据相符。

    对于土壤源热泵来说，土壤作为热泵系统的热源，对土壤热物性及土壤导热系数的试验研究显得尤为重要。同济大学采用探针法，通过实验得到了土壤及其与不同比例黄砂混合物的导热系数随含水率和密度的变化规律，土砂混合比为1：2时的混合物的导热系数最大，为寻找最佳的回填材料提供了基础数据。

4、工程应用实例

    目前国内地源热泵的应用实例比较少，但是在逐渐增多，这里影响比较大是中美合作在中国建设的三个地源热泵示范工程。1997年，中国科技部与美国能源部签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部地热开发利用的合作协议书》。根据协议规定，中美两国政府合作在中国的北部、中部和南部建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是中国食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。

    除了这些之外，还有其他的一些工程实例。其中比较有代表性的工程有：

    清华同方人工环境有限公司承担的山东东营市胜泰大厦的地下水热泵系统和空军丰台招待所、办公楼的地下水热泵空调改造系统。其中，东营市胜泰大厦的建筑面积4500m2，制冷量271KW，冷冻供回水温度7℃/14℃，输入功率62KW，制热量290KW，热水供回水温度 50℃/40℃，输入功率83KW。设计了2口水源水井，当其中1口为抽水井时，另1口水源井为回灌井。空军丰台招待所、办公楼冷量1400KW，热量 1500KW，生活热水约265KW，采用3口供水井，井深50米，地下水出水温度为15℃左右，回灌井2口，井深28米。

    重庆大学城市建设与环境工程学院参与的新疆米泉市小型办公楼和重庆大学B区暖通实验楼两个房间采用了土壤源热泵系统。其中，米泉市小型办公楼空调总面积123m2，冷量10.4KW，热量9.84KW，采用水平埋管土壤源热泵系统。暖通实验楼两个房间78m2，采用15根深 10m的浅埋套管换热器，还设有2组埋深分别为1m和2m的水平埋管，埋管长度为50m，运行效果良好。

    山东建筑工程学院地源热泵研究所与烟台荏原空调设备有限公司合作推出地源热泵系统并成功地应用在该院学术报告厅的中央空调系统中，空调总面积为500m2，冷量110KW，采用垂直埋管土壤源热泵系统。

    辽宁省辽阳市邮电局的两栋宿舍楼（建筑面积共计6000m2）采用了由山东海阳富尔达公司与清华大学工程力学系联合研制出的富尔达地温中央空调。运行结果表明:冬季室内温度始终保持在18℃以上，最高可达25℃。

    内蒙古的地源热泵科技攻关项目，由内蒙古机电设计研究院组织人员攻关。科技厅选择了一所宾馆和一幢具有办公、餐厅、商场、体育运动场为一体的建筑，做试验示范基地。总建筑面积为7900m2。系统水源为两个井深为180m，井的直径为320mm的水井，其中一口井为供水井，另一口为回灌井，两口井可交替使用。该系统于2002年元月开始试水、试运行，通过冬季采暖期180天、夏季运行90天的试验证实，该系统制冷时提供的出口温度为 7～12℃冷水，供热时提供出口温度为45～50℃热水，最高可达50℃。夏季使室温控制在25℃以下，冬季使室温保持在16～25℃，同时可供42℃卫生热水，集供热、制冷、供应卫生热水为一体，是一个很成功的例子。

    另外，为了将北京2008年奥运会办成历史上最为成功的一届，实现“绿色奥运、人文奥运”的目标，北京市政府将地热资源的开发利用列入奥运公园的能源供应规划之中。专家们预测，2008年北京奥运会之前北京奥运公园将钻10眼地热生产井与回灌井，预计井深3000～4000m，每口井日出水量在1500m3以上，水温均大于65℃以上。这个是让暖通空调工作者振奋的好消息。

5、存在的需要注意的问题

    地源热泵从开始研究到应用的过程中，虽然它是环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：

    （1）水资源利用的问题

    水资源的利用，应建立在合理的基础之上，对于地下水的使用问题，国家已经有相关的法律、法规、标准出台，应严格执行《中华人民共和国水法》和《城市地下水开发利用保护管理规定》等法规，确保水资源不受污染，不对地质造成灾害。

    （2）采取回灌手段

     大量的开采地下水而不采取回灌手段的话，后果不堪设想。应加强对水井抽取后进行回灌，还要对水井进行维护，增加水井的使用寿命。回灌水还不应污染地下水源。

    （3）设计过程中要注意水文地质问题

    利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究。这是一项很重要的工作，可是经常在工程实践中被忽视，从而造成了系统的失败，比较典型的是宁波雅戈尔工业城的例子。主要是出水量的问题，在提供的可行性报告中提出的是单井每小时的出水量，但实际上是单井每天的出水量，所以造成不得不采用其他的方式进行补救。

    （4）水质处理问题

    如果水质不适合直接使用于地源热泵机组，那需要采取相应的水处理措施。

    比如用过滤器、水处理仪、沉淀池等装置处理后再用于地源热泵机组。一般情况下地下水不能直接用于供暖，因为地下水一般会含有一定数量的碳酸盐、硫酸盐、腐蚀性气体及泥沙等物质，可以经过板式换热器间接利用地下水，延长机组使用寿命，减少维修费用。

    （5）地下换热器的设计

    地下换热器的设计要注意对建筑负荷、回填材料、土壤地层特性等进行精确的勘测和分析。

    （6）国产设备的质量问题

    现在国内生产的地源热泵产品的厂家越来越多，但大部分的产品质量和性能堪忧。由于过去没有水源热泵的国家标准，所以各厂家的规格、参数不一。有的设备厂家直接从别的公司买进设备，拆了自己照着做，没有自己的设备研究和开发能力，所以造成这样的局面也在情理之中。2002年12月6日全国制冷设备标准化委员会会议已审订了《水源热泵》国家标准，以后可以逐渐达到统一。不过，中国暖通空调界需要更多其他的相关的地源热泵的国家标准或规范。

    （7）合理地配置整个系统

    地源热泵虽然是绿色的空调方式，但是没有一套合理的系统，它的节能、环保的优势就无法发挥出来。

6、结束语

    地源热泵作为一种环保节能的空调方式，应该得到我们的研究工作者对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术。目前在国内地源热泵机组的设计、安装、运行、维护等各个方面还没有成型的行业标准和规范，其推广应用还有待时日。但地源热泵技术在中国就像一个新事物必须经历挫折和教训一样逐渐地发展。作为一门新技术，它为我们的国家的可持续发展带来了契机，在不远的将来，随着国富民强，经济实力的提高和生活水平的进步，研究和技术人员的努力，在中国一定有广阔的市场前景。