“地热”是地热资源的简称，常指能够经济地为人类所利用的地球内部的热资源。地球资源是一种典型的清洁能源，同时它也被称为“绿色能源”和“可再生能源”。目前通常是钻较深的井来加以利用，其成本相对较高，而且技术难度较大。作为浅层地热利用新技术——地源热泵技术，是利用浅层低品位的地层能源（简称“地能”）的一种有效方式。浅层地热目前再美国、加拿大、日本、瑞士和西欧各国得到广泛的应用，而我国才刚起步。地源热泵技术充分利用地壳表层土壤中的可再生低温，通过消耗少量的电能，对室内进行供暖、制冷。其占地面积小，无任何污染，运行耗电少、成本低，可清洁环境，代替锅炉、中央空调，达到环保节能效果。
2、 地源热泵的工作原理
地源热泵遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功W，同时从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵就可以输出温度高得多的热能QH，并送到高温环境TH中去，从而达到不能直接利用的低温热回收利用起来。地源热泵根据地下换热器的形式不同可以分为开式和闭式。闭式循环系统有水平埋管和直埋式两种，其循环介质完全被封闭在管路中，不受外界环境干扰。垂直埋管式地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区，而且恒温效果好，维护费用少。一般采用φ100~φ150的孔径，孔深100~300m，空间距为4~10m。地下管线采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管线口径φ25~φ35mm，钻孔总长度由建筑面积大小而定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一钻孔内可以放单“U”型管，也可以放双“U”型管。孔内用与地层岩土成分相近的材料（一般为膨润土水泥或硅砂）充填。
埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形成回路与大地进行换热。地源热泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量，以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑的冷暖联供，实属一种节能又保护环境的绿色空调。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。
3、 地源热泵技术的特点
3.1 属可再生能源利用技术。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47 %的太阳所
散发的到地球上的能量，同时还是一个巨大的动态能量平衡系统。此外，由于地源热泵还将作为一个蓄能系统，夏存冬取。所以，该系统是一种可再生的利用能源新技术。
3.2属经济有效的节能技术。由于地能或地表浅层地热资源的温度相对稳定，这种温度特性使地源热泵比传统空调系统运行效率要高40 %，运行费用可节约30 % ~ 40 %。
3.3环境效益显著。地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少70 %以上，如果结合其它节能措施，节能减排会更明显。
3.4一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。
3.5不占用地面土地。地源热泵的换热器埋在地下，可环绕建筑物布置；可布置在花园、草坪、农田下面或湖泊、水池内；也可布置在土壤、岩石或地下水层内，还可在混凝土基础桩内埋管，不占用地表面积。
4、 地源热泵的关键技术
地源热泵技术是一项多学科知识的结合，它包括土壤环境学、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等，影响地源热泵系统性能的因素有很多方面。根据目前已有的实例分析，其关键技术是地下换热器的优化设计、土壤热性能研究、回填材料的研发和供暖、制冷系统的合理配置。
4.1 地下换热器优化设计
地下换热器的设计合理与否直接影响到地热利用效率和投资成本，是当前闭式地热源热泵技术推广的难点。采用紊流技术提高热传导效益，可以达到节约钻孔孔数；结合优化的地下换热器的类型、数量，可以降低初投资成本。
4.2 土壤的热性能研究
地源热泵系统的性能与土壤性能是紧密相关的，土壤环境中热源的最佳间隔和深度取决于土壤的热性质和气象条件，并且是随地点而变化的。研究地源热泵所应用地区的土壤环境温度和热流性质是地源热泵系统成功使用的前提，也是进行地源热泵方案设计的基础。土壤的性能研究主要包括土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热与传湿和环境对土壤热工性能的影响等。
土壤的热工性能，土壤热参数一般是指定容比热C、导热系数λ和热扩散度Dr，为了解温度随时间和空间的变化规律，必须测量或计算这3个参数的值。
4.3 回填材料的研发
地源热泵系统地下换热器就是将大地作为热源和热汇，总是通过与地层发生热交换而达到换热的目的。位于循环系统中的热交换介质与地层之间的热交换作用总是通过位于其间的回填材料与U型管的材质来完成的，所以回填材料以及U型管的材质的导热系数决定着系统完成热交换的效率。
在以U型管中的热交换介质为液体柱所形成的热场中，主要的研究对象有3个方面：与热交换介质紧密接触的U型管材质、回填材料、地层的热物性。它们都是整个系统研究的基本性研究工作。
4.4 地源热泵系统的合理配置
目前，在我国已经运行的地源热泵系统中，存在着一些问题，其中系统的配置是一个重要的方面。如何对热泵、风系统管道、水系统管道、中央泵站、机房集管和管道之间的配置进行优化，提出一套合理的配置方案也是地源热泵技术得以广泛应用的重要因素。
5 地源热泵技术展望
5.1 地源热泵技术发展面临的问题
（1）观念方面。空气源热泵和燃气、燃煤供热技术相对成熟，使得人们选择地源热泵
系统时会面临阻力。
（2）暖通空调技术与其它技术的配合。地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调，做好充分的技术经济分析。
（3）环境的影响。地源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步的深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。目前山东建工学院地源热泵研究中心开始对热泵运行50a后对环境的影响进行研究。
（4）投资问题。并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，由于钻井费用可能占到整个系统初投资的30 %以上，有些投资者可能会回到传统的空调形式。
（5）安装维修。目前地源热泵系统的安装费用较高，与电制冷、天然气热系统的500～800元/ t，显然是高的，它的回收期是5～8年。
（6）岩土特性。岩土的特性随地点的变化而有所差别，在一地区的研究结果可能完全不适用于另一地区，必须进行相应的修正甚至重新研究。
5.2地源热泵技术发展的前景
地源热泵系统作为一项新技术，目前已取得很大发展，虽然有许多问题亟待解决，但应用前景广泛。1999年，瑞士学者Rybach指出，中国是世界上直接利用地热潜力最大的国家，名列世界第一，原因有两个：一是中国国土辽阔，近地表低温地热资源丰富；二是中国人口众多，采暖和制冷工业的基础相对薄弱，将来需求量无可比拟。在2000年6月日本召开的第15届国际地热大会上，Rybach担任大会主席，又指出，在地热直接利用领域，地热泵将是最活跃的一项新技术产品，可能占地热直接利用总能量的70 %以上。国外地源热泵部门纷纷看准中国市场，随着中国加入WTO，将有更多的中小空调制造商落户中国，加上关税的降低，国外许多先进的地热泵相关产品价格大副度下降，对国内现有20多家地源热泵厂家将是严重挑战，市场虽然巨大，但竞争相当激烈。地源热泵技术的推广离不开岩土钻掘工程，特别是直埋式地源热泵系统，其岩土钻掘工作量更大，其钻孔长度与供暖/制冷建筑面积的比约为1～2倍，地下系统的投资约与地上系统相平。这既为岩土工程开辟了一个新领域，也提供了一次发展的机遇。
