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一、 热泵原理
在自然界中，水是由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。
二、 热泵技术发展史
随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的LordKelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（Heat Multi-plier）的概念，首次描述了热泵的设想。当时，热泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于空调的发展。
上世纪30年代,随着氟利昂制冷机的发展,热泵有了较快的发展。特别是二战以后,工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺,促进了大型供热及工业用热泵的发展。1937年的全球性能源危机,进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事,如美国,截止1985年全国共有14000台地源热泵,而1997年就安装了45000台,到目前为止已安装了400000台，而且每年以10%的速度稳步增长。
我国的热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。目前,我国利用较多的是水源热泵，而用空气源热泵制取生活用热水在国内近两年刚刚起步。从2001年春天开始，澳大利亚康特姆公司在中国已建成数十个地源和空气源热泵示范工程，收到了很好的效果，同时在2002年与胜利油田共同创办了合资企业。康特姆已成为国内高品质热泵的代名词。
三、 热泵技术特点
热泵热水器是一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能源，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器。目前，康特拇热泵热水器有空气源热泵热水器、水源热泵和太阳能型三种系列，是开拓和利用新能源最好的设备之一。
四、 康特姆热泵装置简介
康特姆空气源（太阳能）热泵是当今世界上最先进的产品之一，该产品以制冷剂为媒介，制冷剂在风机盘管（或太阳能板）中吸收空气中（或阳光）中的能量，再经压缩机压缩制热后，通过换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过水循环系统送入用户散热器进行采暖或直接用于热水供应。
五、 本产品特点：
1. 不受环境影响，一年四季可用
产品一年四季全天候运行，不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气的影响。
2. 节能效果突出，投资回报期短
该产品与常规产品相比可节省70%的能源；短期可收回投资。
3. 环保型产品，无任何污染
该产品无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，具有良好的社会效益。
4. 使用寿命长、维护费用低
该产品使用寿命长达15年以上，设备性能稳定。
5. 运行安全，自动化程度高
该产品采用间接加热方式，运行安全可靠；自动化程度高。
6. 模块化设计，安装方便。
该产品有分体式和紧凑式两种款式，可根据用户需要灵活添加
六、 我国地源热泵产业的发展前景
国际能源机构第七次热泵会议2002年5月在我国北京举行，会议将进一步推动我国对地源热泵的研究工作和应用推广工作。
虽然目前中国还不是国际地源热泵组织成员国，但这次国际能源机构第七次热泵会议在北京召开，说明它们对中国经济高速增长的赞赏，并对中国大力发展地源热泵产业寄以厚望。
地源热泵（区别于热泵热水器和太阳能热泵热水器）的研究虽然从1912年就已开始，但直到20世纪70年代初世界上出现第一次能源危机，它才开始受到重视。自此，世界各国的科学工作者就从来没有停止过对其进行研究和探讨，这些研究工作涉及地源热泵的系列构件、地下热交换器型式、土壤特性和系统运行寿命周期、费用分析等方面。由于其高效的节能效益和优良的工作性能，在日本、北美及中、北欧等国家得到了广泛的应用。在美国，到2001年4月为止已安装了40多万台地源热泵，且每年以10％的增长速度递增；同时出现了多家生产地源热泵及供热制冷系统的著名企业，如：Waterfumace、Geothermal DX、ydron等。在中、北欧国家，地源热泵主要用于室内地板辐射供暖和提供生活热水，尤其是瑞士，在家用供热装置中，地源热泵所占的比例很大。我国在该领域的研究才刚刚起步，到20世纪80年代末才有少数单位先后开展这项工作。但是受国际大环境的影响以及地源热泵自身所具有的节能和环保的优势，这项技术受到了国人越来越多的重视，该方面的研究也日益活跃，近几年更取得了突破性的进展。
1 地源热泵的特点及基本形式
地源热泵（区别于热泵热水器和太阳能热泵热水器）技术是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。热泵的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，是按照逆循环工作的。由于全年地温波动小，冬暖夏凉，因此地热可分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即冬季从土壤中采集热量，提高温度后供给室内采暖；夏季从土壤中采集冷量，把室内多余热量取出释放到地能中去。地源热泵主要有以下几种形式：
(1)地下水热泵：为开放系统。该系统占地面积小，非常经济。它要求保证机组正常运行的稳定水源，温度范围在7—21℃，需要打井，为保持地下水位需要注意回灌，从而不破坏水资源。
(2)河湖水源热泵：为开式或闭式系统。该系统投资小，水系统能耗低，可靠性高，且运行费用低，但盘管容易被破坏，机组效率不稳。
(3)土壤热泵：为闭式系统。垂直埋管系统占地面积小，水系统耗电少，但钻井费用高；水平埋管安装费用低，但占地面积大，水系统耗电大。
2 地源热泵伏于传统空调的特性
2.1 在技术方面
(1)传统的空调系统不论是水冷还是风冷，由于它的换热器必须置于暴露的空气中，因此会对建筑造型造成不好的影响，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，且远离主建筑物，故不会对其造型产生影响。
(2)风冷换热器与水冷换热器的换热环境均为大气，故不可避免地受到环境条件变化的影响，会明显降低换热效率；而地源热泵换热器是和大地换热，换热对象是1m以下的地层，其初始温度大约等于年平均温度，基本不受外界环境的影响。这种温度特性使地源热泵比传统空调运行效率要高40％～60％。
(3)普通空调对环境的影响是很严重的，它不仅对臭氧层造成严重的破坏和产生令人难以忍受的噪音，还由于夏季将废热排入大气，冬季吸收大气中的热量而使大气、住宅周围的环境更加恶劣；而地源热泵可以利用大地的蓄热能力，把夏季多余的排入大地的热能在冬季取用，把冬季多余的冷能在夏季取用，以达到冬夏两季室内的供暖与供冷。同时该装置的运行几乎没有排放物和废弃物，所以不仅对大气没有影响，还能使大地不至于过冷和过热。
2.2 在经济方面
(1)影响地源热泵使用经济性的因素很多，如国家能源政策、环保政策、电与燃料价格、建筑环境、使用者和气候条件等。根据我国目前的现状，由于这些方面的因素而导致的运行费还有待进一步研究，难以获得准确的结论，但是可以借鉴美国等发达国家的经验，世界环境保护组织在一份有关空调未来的报告中得出结论：设计安装良好的地源热泵，可以节约30％～40％甚至更高的供热制冷空调的综合运行费用。
(2)由于技术方面的优势，可以节省运行费用40％～60％。
(3)地源热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。—套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统，从而也增加了经济性。由此可得出结论：地源热泵系统虽然由于室外部分比较复杂，初次投资高于普通空调系统，但普通空调的运行费用远高于地源热泵系统，—般州年时间就可以将增加的初次投资回收。
普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰件材料，埋地寿命至少50年。因此，从使用寿命和运行费用来考虑，地源热泵系统的经济性是高于普通空调系统的。
中国长江流域及其周边地区有几个省市，是中国经济高速发达的地区，面积为180000km2，人口为5.5亿，国民生产总值约占全国的48％，是一个人口最密集，经济、文化比较发达的地区。按照我国建筑气候划分，该地区属于“夏热冬冷”地区。即夏季气候I：q热，最热月平均温度为25～30℃且以28～30℃居多，多数地方高于35℃的酷热天气长达半个月至一个月，比世界上同纬度其他地区高出2℃左右，是地球上这个纬度范围内除沙漠干旱地区以外最炎热的地区，而且相对湿度经常高达80％左右；冬季潮湿寒冷，最冷月平均温度为2～7℃，大多数在2～5℃之间，是地球上同纬度冬季最寒冷的地区。长江中下游沿岸及以北一带，日最低气温低于5℃的天数长达两个月甚至三个月的时间，且相对湿度仍然很高，达73％～83％。因此该地区供冷和供暖大致相当，冷暖负荷基本相同，故适合在该地区推广地源热泵技术，从而充分发挥地下蓄能的作用。
长江流域及其周围地区人口集中，能源消耗量大，污染问题突出。而且本地区能源资源相对比较匮乏，能源供给形势严峻。因此从节约能源，改善能源结构和保护环境这些问题考虑，也应该推广热泵这项节能技术。
3 展望与建议
(1)长江流域及其周边地区具有丰富的低温环境资源，而且气候条件是冬寒夏热，需要较多的供热和空调装置。因此在该地区地源热泵技术具有广阔的推广和应用前景。加速研究，大力发展热泵节能技术，必将促进自然资源的合理利用，实现我国可持续发展战略。
(2)影响土壤源热泵广泛应用的主要原因是对土壤源热泵发展核心技术问题的研究和认识还很有限。据国际最新研究动态表明，它的核心技术问题是地埋式换热器的传热强化、土壤源热泵系统仿真及最佳匹配参数的研究。另一个主要原因是土壤源热泵自身存在的缺点：地埋换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小，使地埋换热器的面积较大等。因此，国家有关部门应加强对热泵核心技术的研究，并能提供一系列经济激励措施，来鼓励用户采用地源热泵系统。
(3)研究土壤源热泵还存在以下几个有待解决的问题：关于埋地盘管的数学模型和土壤热场特点的理论研究还不够深入，仍处于试验阶段；由于它涉及钻探工程，使施工困难，系统投资比较大。因此在热泵技术开发应用中应通过热泵的批量生产和技术改进来降低成本，使热泵技术的优越性更加突出。
(4)我国有关地源热泵的现成技术资料不多，缺少这方面的设计、生产、安装和维护人员，而且生产相关设备的厂家少，因此应增加技术资金的投入和相关技术人才的培养。同时向世界上热泵技术比较发达的国家学习，但在学习过程中应注意：由于我国气候条件与那些国家的气候条件不同，因此我们不能照搬外国的技术成果，而应注意吸收国外正反经验，合理布局，稳步发展，在条件相对成熟的地区多进行试验和总结。
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