上个世纪70年代以来,随着能源和环境问题的逐渐变得严重,在各个方面节能也被更多的考虑，以可再生的地热源为能源的地源热泵又引起了人们的重视。尤其是近年来,随着能源和环境问题的日益突出,地源热泵的研究和应用发展迅速,国内外的很多高校和研究机构相继开展了理论和实际应用方面的研究。随着研究的深入，我们的地源热泵研究工作者在全国范围内举行了各种交流探讨会。中国制冷学会第二专业委员会主办了“全国余热制冷与热泵技术学术会议”；1988年中科院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”；【4】中国能源研究会地热专业委员会于1994年9月6日至8日在北京召开了第四次全国地热能开发利用研讨会；从90年代开始，每届全国暖通制冷学术年会上都有“热泵应用”的专题；2000年6月19～23日，中美地源热泵技术交流会在北京召开，会议介绍了地源热泵技术，国外的应用状况和在中国的推广；山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合发起并承办“国际地源热泵新技术报告会”于2003年3月17日在山东建筑工程学院举行，加强了国内外地源热泵先进技术的交流。

3、研究现状及成果

　　从上个世纪80年代开始，国内对地源热泵进行了一系列的研究工作，主要集中于以下几个方面：（1）地下埋管换热器的传热模型和传热研究；（2）夏季瞬态工况数值模拟的研究；（3）热泵装置与部件的仿真模型的理论和实践研究；（4）地源热泵空调系统制冷工质替代研究；（5）其他能源如太阳能、水电等与地热源联合应用的研究；（6）地源热泵系统的设计和施工；（7）地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究；（8）地源热泵系统与埋地换热器的技术经济性能匹配方面机组整体性能的研究；（9）土壤热物性及土壤导热系数的试验研究等等。

　　地源热泵地下传热模型的理论基础有三种：Ingersoll and Plass提出的线源理论；1983年BNL提出的修改过的线源理论；1986年V.C.Mei提出的三维瞬态远边界传热模型。【5】文献[5]同时提出了现在比较广泛应用的三种传热模型：基于能量守恒定律的V.C.Mei传热模型；IGSHPA（International Ground-Source Heat Pump）模型,该模型提供了计算单根竖埋管、多根竖埋管及水平埋管换热器土壤热阻的方法；NWWA（National Water Well Association）模型,该方法可直接给出换热器内平均流体温度。

　　在地源热泵的三种不同的系统形式中，由于采用地下埋管换热器，使得土壤源热泵的技术难度最大，设计和施工都要很困难，所以一直也是地源热泵技术的难点和核心所在。同济大学的李凡、仇中柱和青岛建筑工程学院的于立强应用有限单元法对土壤热源地下U型垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟，其结果与实验测试值吻合良好。根据数值模拟计算程序可给出U型垂直埋管向地下放热量与埋管的埋深及埋管的热作用半径的对应关系，为U型垂直埋深、数量及间距的设计提供了参考依据。【6】对于土壤源热泵在冬季工况下的启动特性，同济大学李元旦、张旭等结合实例表明，土壤源热泵的冬季启动时间比夏季的短，仅为4-5h。实测获得了单位钻孔长的取热率为40-60W/m，可作为设计参考数据。分析发土壤源热泵冬季制热工况的系统COP值和压缩机COP值，指出要获得好的节能效果，必须优化系统，减少循环不和风机等的能耗。【10】重庆大学的丁勇、刘宪英等则根据在所建设的15kW浅埋竖管换热器地源热泵试验装置上做的冬季供暖效果测试，建立了地下浅埋套管式换热器的传热模型。【7】他们还介绍了根据浅埋竖管换热器地热源热泵冬季测试结果，在夏季试验中对试验装置及实验方法的改进，测试了夏季定水量（63天）的运行效果和变水量运行时各性能指标的变化。采用系统能量平衡结合热传导方程建立的地下竖埋套管管群换热器传热模型和过渡季大地温度场模拟，与实测值吻合较好。【8】大地初始温度是地源热泵设计中的重要参数，实际测量很不现实，在文献[5]中,他们采用计算法来确定大地的初始温度。在不同的地质条件下，地下换热器会收到不同的影响，重庆大学的付祥钊、王勇等人通过建立地源热泵岩土换热器的简易数理模型，计算分析了竖直埋管的换热器性能，并在重庆和上海两地进行了岩土换热器试验，发现短期运行参数与实验数据一致，长期连续运行性能参数小于实际值。结果表明，岩土性能及由年平均温度决定的岩土原始温度对岩土换热器对岩土换热器性能有显著影响，在砂岩中设置的换热器比沉积土中的性能好。【11】天津大学的李新国等人通过螺旋盘管地源热泵供暖制冷实验表明:（1）冬季从地下取热盘管的出口温度能保持在10℃左右,明显高于冬季环境空气温度,有利于制热性能。但夏季制冷地下盘管的进出口温度已超过标准空调工况,分析原因,认为是地下盘管布置过于密集和未使用适宜的回填土,致使盘管散热性能差。（2）实验测得的系统COP和压缩机COP值并不高,这与水源热泵机组设计是否匹配、优化、水泵、风机的选择是否匹配等有关,也是下一步改进的地方。（3）对小型地源热泵,垂直螺旋盘管占地面积小,换热性能较优。【9】天津大学的赵军,袁伟峰等依据能量平衡,建立了地下浅埋套管式换热器传热模型,求解并分析了影响传热的主要因素,提出了强化换热的措施,给出了相应的函数关系图。【9】
　　HCFC禁用期限的临近，也推对了对地源热泵替代工质的研究。天津大学和天津地热研究培训中心采用CSD方程进行循环工质的理论计算和选择，针对以40～45℃地热尾水为低温能源的热泵系统，在该系统中采用了循环性能较好的质量分数比为1：1的非共沸二元混合工质，以达到实际运行和环保要求。【12】R744作为一种天然工质，是热泵系统中最有潜力的替代工质之一，中原工学院对此进行了研究，在文献[13]中介绍了近10年来美国、欧洲和日本等发达国家和地区对R744热泵系统进行的大量研究和取得的一些突破性研究成果，介绍了R744热泵样机及其压缩机、换热器、膨胀阀等各重要部件的研究状况。中南大学运用基于AHP的综合性能评价指标体系，认为HFCs及其混合物具有与R22相近的热力性质，是目前地源热泵系统的理想替代工质，其中R134a、R410A和R407C是近期合适的R22的替代工质。【14】

　　为了更好的利用能源，节约能源，保护环境，也有专家学者进行了其他能源和地源热泵的联合应用方面的研究。山东建筑工程学院地源热泵研究所和西安建筑科技大学对太阳能辅助供暖的地源热泵的经济型进行了分析。他们指出，在冬季，我国北方地方土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低，夏季运行时机组容量过大，造成浪费。可以利用太阳能集热器作为辅助能源，白天时，依靠地源热泵供暖，夜间利用太阳能集热器储存的热量，由地热和太阳能共同供暖，这样的方案比单纯用地源热泵供暖更经济节能。【15】另外，浙江江能建设有限公司的研究人员在文献[16] 里面分析了地源热泵系统在水电站中应用的优势，对于利用地下水进行了分析，不过，笔者认为，在水电站附近，适当的采取地表水热泵系统，因为地表水丰富，所以会更加节能，降低费用，在地源热泵的三种系统形式里面，国内研究较多的是土壤源热泵和地下水热泵系统，关于地表水热泵系统研究的比较少，主要是合适的地表水资源太少了，或者是因为地理位置的原因限制了地表水热泵的发展。不过，假如条件允许的话，比如在水电站附近，或者附近有丰富的地表水资源，不妨考虑运用地表水热泵系统。

　　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，具体可参考文献[17]~[21]，[25]。 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。【22】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。【23】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。【24】
　　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。【26】

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：

　 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。

山东建筑工程学院地源热泵研目主导设计的滨州市公路局办公大厦地源热泵系统,空调总面积为20000m2（国内最大的单体系统工程），采用垂直埋管土壤源热泵系统，分系统设计，于2005年投入正常运行，运行效果良好。

山东建筑工程学院地源热泵研目主导设计的东营市仙河镇胜利油田办公楼地源热泵系统,空调总面积为4500m2，采用垂直埋管土壤源热泵系统，分系统设计，于2003年投入正常运行，运行效果良好。

　　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。

　　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。

5、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。

作为地源热泵的先行者，在此特别提一下山东建筑工程学院地源热泵研究所

注：山东建筑工程学院地源热泵研究所面向节能与环保两大世界性主题，研究重点是地源热泵供热和空调系统。我研究所现有教授、高级工程师和博士十余人以及一批教师和研究生，在供热和空调工程领域具有很强的研究开发能力和丰富的工程经验。
自1999年以来我研究所积极消化吸收国外地源热泵设计施工先进技术，和国际地源热泵协会、国内外有关的设备和材料供应商、大学与研究机构等建立了广泛的联系和协作关系。作为研究所的样板工程，我院新建学术报告厅的地源热泵空调系统已经于2001年5完成，成为国内第一个投入实际使用的闭式环路地源热泵空调系统。并相继在浙江温州、济南、辽宁、兰州等地承建了地源热泵工程，目前为止已经有了工程实例几十例。
目前研究所的主要成果有：
1. 建立了可行的地热换热器设计计算方法及其性能模拟和设计计算应用软件；
2. 提出了确定地层热物理性质的方法，并开发了相应的测试仪器；
3. 本所独立设计了专用于U型竖直埋管的弯头，及开发出相应的制作模具。并可进行批量生产这种专用弯头。
4. 进行了样板工程的设计、施工，并将对其实际运行状况做详细的测试和分析。
5. 研制出的专用于U型竖直埋管的专利产品-地热弹簧。

很长见识，thank you~！

阐述非常明确,但无计算公式!遗憾!!!!!

急需具体计算设计步骤
和大负荷的设计的可行性
因为我一直认为只有小空间而且是埋管空间足够的场所才具有基本的地埋的可行性

1 土壤源热泵系统设计的主要步骤
（1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算
建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。
冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以由下述公式[2]计算：
kW （1）
kW （2）
其中Q1＇ ——夏季向土壤排放的热量，kW
Q1——夏季设计总冷负荷，kW
Q2＇——冬季从土壤吸收的热量，kW
Q2——冬季设计总热负荷，kW
COP1——设计工况下水源热泵机组的制冷系数
COP2——设计工况下水源热泵机组的供热系数
一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的 COP1、COP2 。若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。
（2）地下热交换器设计
这部分是土壤源热泵系统设计的核心内容，主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等。（在下文将具体叙述）
（3）其它
2 地下热交换器设计
2.1 选择热交换器形式
2.1.1 水平（卧式）或垂直（立式）
在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器采用垂直竖井布置或水平布置方式。尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多[3]，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：（1）U型管（2）套管型（3）单管型（详见[2]）。套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失。单管型的使用范围受水文地质条件的限制。U型管应用最多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，资料表明[4]：最深的U型管埋深已达180m。U型管的典型环路有3种（详见[1]），其中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。
2.1.2 串联或并联
地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。因此，实际工程一般都采用并联同程式。结合上文，即常采用单U型管并联同程的热交换器形式。
2.2 选择管材
一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。所以，土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。
2.3 确定管径
在实际工程中确定管径必须满足两个要求[2]：（1）管道要大到足够保持最小输送功率；（2）管道要小到足够使管道内保持紊流以保证流体与管道内壁之间的传热。显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s以下,对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段压力损失控制在4mH２O/100m当量长度以下[1]。
2.4 确定竖井埋管管长
地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。文献[2]介绍了一种计算方法共分9个步骤, 很繁琐，并且部分数据不易获得。在实际工程中，可以利用管材“换热能力”来计算管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管为70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管长)，水平埋管为20～40W/m（管长）左右[3]。
设计时可取换热能力的下限值，即35W/m（管长），具体计算公式如下：
（3）
其中 Q1＇——夏季向土壤排放的热量，kW
L ——竖井埋管总长，m
分母“35”是夏季每m管长散热量，W/m
2.5 确定竖井数目及间距
国外，竖井深度多数采用50～100m[2]，设计者可以在此范围内选择一个竖井深度H，代入下式计算竖井数目:
（4）
其中 N——竖井总数，个
L——竖井埋管总长，m
H——竖井深度，m
分母“2”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的2倍。

基本上水源（打水井）好多地方都在限制。而且水井对地层和水源各方面要求都严格。否则工程会出问题。运行不到多久就效果不好。但投资相对低一些 。深度在50左右。必须考虑出水量与回灌量。
地源呢。投资高得很。可行性和运行效果相对很好，深度一般在100～150,南方城市可能在80～100.

非常感谢！希望以后多多指教！！

急需具体计算设计步骤
和大负荷的设计的可行性
因为我一直认为只有小空间而且是埋管空间足够的场所才具有基本的地埋的可行性