地源熱泵根據(jù)對低溫熱源的利用方式的不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。閉式系統(tǒng)是指在水側(cè)為一組閉式循環(huán)的換熱套管，該組套管一般水平或垂直埋于地下或地表水域中，通過與土壤或地表水域水換熱來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。（其中埋于土壤中的系統(tǒng)又稱土壤源熱泵，埋于海水中的系統(tǒng)又稱海水源熱泵）。開式系統(tǒng)是指從地下抽水或地表抽水后經(jīng)過換熱器直接排放的系統(tǒng)。

 

  1. 地源熱泵系統(tǒng)的分類

 

  在實(shí)際應(yīng)用中，一般按照低溫熱源的類型和應(yīng)用方式將地源熱泵系統(tǒng)分為以下四類。

 

  1.1.1 地下水熱泵系統(tǒng)

 

  也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。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地源熱泵機(jī)組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

 

  1.1.2 地表水熱泵系統(tǒng)

 

  通過直接抽取或者間接換熱的方式，利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海水作為熱泵冷熱源。

 

  1.1.3 水平埋管地源熱泵系統(tǒng)

 

  通過中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在水平埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路（土壤換熱器）中循環(huán)流動，從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  1.1.4垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)

 

  通過中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在垂直埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路（土壤換熱器）中循環(huán)流動，從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  地下水熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)一般直接稱為“水源熱泵系統(tǒng)；水平埋管和垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)一般也稱為“地下耦合熱泵系統(tǒng)”或“土壤源熱泵系統(tǒng)”。

 

  2. 地源熱泵系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問題

 

  地下水源熱泵系統(tǒng)的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過換熱的地下水可以排入地表水系統(tǒng)，但對于較大的應(yīng)用項(xiàng)目通常要求通過回灌井把地下水回灌到原來的地下水層。最近幾年地下水源熱泵系統(tǒng)在我國得到了迅速發(fā)展。但是，應(yīng)用這種地下水熱泵系統(tǒng)也受到許多限制。首先，這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水熱泵系統(tǒng)之前，一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，并先打勘測井，以獲取地下溫度、地下水深度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù)。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果地下水位較低，不僅成井的費(fèi)用增加，運(yùn)行中水泵的耗電將大大降低系統(tǒng)的效率。此外，雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內(nèi)地下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來的水經(jīng)過換熱器后很難再被全部回灌到含水層內(nèi)，造成地下水資源的流失。

 

  地表水熱泵系統(tǒng)的一個熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大 體量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源是值得考慮的一種空調(diào)熱泵的型式。當(dāng)然，這種地表水熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制。此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，當(dāng)環(huán)境溫度越低時熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數(shù)也會降低。一定的地表水體能夠承擔(dān)的冷熱負(fù)荷與其面積、深度和溫度等多種因數(shù)有關(guān)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境的影響有時也需要預(yù)先加以考慮。

 

  土壤埋管式熱泵系統(tǒng)在冬季供熱過程中，載熱介質(zhì)從地下收集熱量，再通過系統(tǒng) 把熱量帶到室內(nèi)。夏季制冷時系統(tǒng)逆向運(yùn)行，即從室內(nèi)帶走熱量，再通過系統(tǒng)將熱量送到地下巖土中。因此，土壤埋管式熱泵系統(tǒng)保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點(diǎn)，同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)。它是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。1998年美國能源部頒布法規(guī)，要求在全國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地下耦合熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)。為了表示支持這種節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)，美國總統(tǒng)布什在他的得克薩斯州的宅邸中也安裝了這種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。但這種地源熱泵系統(tǒng)對土壤換熱器的材質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求比較高，同時埋設(shè)換熱器需要較大的場地，系統(tǒng)投資也較其它方式要高，所以這種系統(tǒng)一般應(yīng)用于面積比較小的居住類單體建筑，在大型工程中應(yīng)用相對困難。