第二章 地源热泵系统介绍
地源热泵工作原理及分类
地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地表或地下水体的热能进行空调和供暖的环保节能设备。
它通过地热能的吸收和释放，实现了热能的转移和利用。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理及其分类。
一、地源热泵的工作原理地源热泵的工作原理基于热力学的基本规律，即热量自高温区流向低温区。
地源热泵系统主要由地热能源回收系统、热泵机组和室内热交换系统组成。
1. 地热能源回收系统：地源热泵通过地热能源回收系统，将地表或地下水体中的热能吸收到系统中。
这通常通过埋设在地下的地热能源回收器（地热井或水井）来实现。
地热能源回收器通过与地下的热媒流体接触，吸收地下热能并将其传递给热泵机组。
2. 热泵机组：热泵机组是地源热泵系统的核心部件，它通过循环工质的压缩和膨胀过程，实现热能的转移和利用。
热泵机组通常包括压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器等组件。
当地热能源回收器中的热媒流体经过蒸发器时，由于低温低压的环境，热媒流体会蒸发吸热。
蒸发后的热媒流体经过压缩机的压缩，温度和压力升高，然后进入冷凝器。
在冷凝器中，热媒流体释放出热量给室内或室外环境，冷凝为液体。
液体热媒流体经过膨胀阀降压后，重新进入蒸发器，循环往复。
3. 室内热交换系统：室内热交换系统用于将热泵机组释放的热量传递给室内空气或供暖系统。
它通常包括室内换热器、风扇和管道等组件。
当热泵机组释放的热量经过室内换热器时，室内空气通过风扇的循环，与换热器接触，实现热量的传递和分配。
二、地源热泵的分类根据地热能源的不同获取方式和利用方式，地源热泵可以分为垂直地源热泵和水源热泵两种主要类型。
1. 垂直地源热泵：垂直地源热泵是通过埋设在地下的垂直地热能源回收器来获取地热能源的。
这种方式适用于地下空间有限的情况，如城市建筑群、高层建筑等。
垂直地热能源回收器一般采用地热井的形式，通过井筒将热媒流体引入地下，与地下的热能进行交换。
2. 水源热泵：水源热泵是通过水体中的热能来获取地热能源的。
这种方式适用于有水体资源的地区，如湖泊、河流等。
地源热泵系统的定义及应用范围(精)
地源热泵系统的定义及应用范围1.地源热泵系统的定义地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门热泵技术。
它是一种通输入少量的高位能（如电），实现从浅层地能（土壤热能、地下水中的低位热能或地表水中的低位热能）向高位热能转移的热泵空调系统；它是一个广义的术语，包括了使用土壤、地下水和地表水作为低位热源（或热汇）的热泵空调系统，即以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤耦合热泵系统，也称地下埋管换热器地源热泵系统；以地下水为热源和热汇的热泵系统称之为地下水热泵系统；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水热泵系统。
2、地源热泵的优点地源热泵系统与地表下的环境进行热量交换，其提供冷量和热量的主要优点可以归纳如下：（1）属可再生能源利用技术地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖壶空调系统。
地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸太阳能、湖泊中吸太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。
地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射到地球的能量，比人类每年利用能量的500倍还多。
它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。
这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源的一种形式。
（2）属经济有效的节能技术地能或地表浅层地热资源的温度，一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空温低，是很好的热泵热源（冷源）。
这种温度特性，使得地源热泵系统比空气源空调系统运行效率要高40%，节有和节省运行费用40%左右。
另外，地能温度比较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保保证了系统的高效性和经济性。
（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4。
%以上；与纯电供暖相比，相当于减少70%以上。
如果结合其化节能措施，节能减排会更明显。
虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。
地水源热泵系统介绍1(1)
2.2 水源热泵系统工作原理
• 水源热泵系统是一种可同时实现采暖和制冷的高效节能空 调系统，它主要是以地下水中的热能，作为热泵夏季制冷 的冷却源、冬季采暖供热的低温热源；即在冬季，热泵把 水中的热量“取”出来，供给建筑物室内采暖；夏季，把 建筑物室内的热量取出来，释放到地下水中去，达到建筑 物制冷目的。
• 地埋管地源热泵系统能效比高一般都在4.0以上， 通常热泵机组消耗1单位的能量，再加上土壤中储 存的3单位的能量，用户可以得到4单位以上的热 量或冷量，节能效果明显。
地源热泵系统原理示意图
地源热泵系统原理示意图
一、 地埋管地源热泵系统介绍
• 3. 地源热泵系统发展背景
• 2005年，国家发展改革委“可再生能源和新能源 高技术产业化专项”重点支持了一批风力发电、 太阳能光伏发电、太阳能供热和地源热泵供热 （制冷）、氢能等方面的产业化项目。在太阳能 供热和地源热泵供热（制冷）方面，开展新型太 阳能热水器和地源热泵系统产业化。包括高可靠 性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水 系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及 其配套系统。
一、 地埋管地源热泵系统介绍
• (3) 节水省地 • 1）以土壤为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗
水资源，不会对其造成污染。 • 2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，
机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利 于建筑的美观 • (4) 环境效益显著 该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供 热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放 燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友 好，是理想的绿色环保产品。 • (5) 运行安全稳定，可靠性高 • 地源热泵系统在运行中无燃烧设备，因此不可能产生二氧 化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也 不会有发生爆炸的危险，使用安全。燃油、燃气锅炉供暖， 其燃烧产物对居住环境污染极
地源热泵系统工程简介
地源热泵系统工程简介一、系统介绍（一）、系统介绍地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
目前，地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为水源热泵的冷热源。
（二）、系统分类1、按系统冷热源分类。
（1）、地表水热泵系统封闭式地表水热泵系统适用于地表水资源丰富或者人工水景水量较大的地方，利用地表江、河、湖或人工水景中的水来提供冷热源。
前提条件是水有一定的深度，地表水与地温有热交换。
地表水热泵循环系统示意图（2）、地下水源热泵系统地下水源热泵中央空调系统是利用地下浅层地下水地热资源，既制冷又制热，还可以提供生活热水的空调系统。
它不需要锅炉和冷却塔，但要求有一定数量的深井，提供一定量的地下水。
抽取的地下水通过一个完全密闭的金属管路系统和热泵机组进行热交换，将水中的能量提取出来，然后又将水原样灌回地下，不消耗水，也不污染水。
地下水源热泵循环系统示意图（3）、地埋管热泵系统地埋管热泵系统（地下耦合热泵系统）是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统，通常称为地埋管热泵系统。
地埋管系统无需打井，而是将水循环的管路埋入30-100米深的地下。
通过管内换热介质的循环将地下土壤温度提取出来，以满足热泵机组制冷制热的需要。
地源热泵工作原理及分类(二)
地源热泵工作原理及分类（二）引言概述:地源热泵（Ground Source Heat Pump，简称GSHP）以地下储存的热能为能源，通过热泵工作原理将地下的低温热能转化为供暖、制冷和热水的高温热能。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理及其分类。
正文:一、GSHP的工作原理1. 蒸发器：蒸发器是地源热泵的核心部件之一，通过与地下热能接触，将地下热能转化为低温热能。
2. 压缩机：压缩机的作用是将低温、低压的蒸汽压缩成高温、高压的蒸汽，提高热能的温度。
3. 冷凝器：冷凝器用来冷凝压缩机输出的高温、高压蒸汽，在这个过程中释放出热能，供给室内供热或热水系统使用。
4. 膨胀阀：膨胀阀用来控制制冷剂的流量和压力，使冷凝器中的制冷剂能够膨胀成低温、低压的状态。
5. 回路：地源热泵通过冷却剂的循环运行，形成一个闭合的回路系统，将热能从地下传递到室内供热系统。
二、地源热泵的分类1. 水源热泵：通过地下水为热能源，可分为开放式和闭合式两种系统。
- 开放式系统：直接利用地下水进行循环，对水源要求较高，适用于地下水丰富的地区。
- 闭合式系统：通过水泵循环地下水进行换热，适用于地下水资源稀缺的地区。
2. 土壤源热泵：通过与土壤接触来获取热能，适用于没有地下水资源的地区。
- 竖直土壤源热泵：通过埋设在土壤中的竖直地源换热器进行热能交换。
- 水平土壤源热泵：通过水平埋设的地源换热器进行热能交换。
3. 岩石源热泵：利用岩石蓄热能力较大的特点，通过与岩石接触来获取热能。
- 垂直岩石源热泵：通过在岩石中打孔，将地源换热器垂直埋入岩石中进行热能交换。
- 水平岩石源热泵：通过在岩石下挖掘水平沟槽，将地源换热器水平埋入岩石中进行热能交换。
4. 海洋源热泵：通过与海洋水接触来获取热能，可分为开放式和闭合式两种系统。
- 开放式系统：直接利用海洋水进行循环，适用于近海地区。
- 闭合式系统：通过水泵循环海洋水进行换热，适用于远离海岸线的地区。
5. 湖泊源热泵：通过与湖泊水接触来获取热能，适用于湖泊丰富的地区。
地源热泵系统简介
地源热泵系统简介一、地源热泵原理地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。
冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。
再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。
在夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。
尤如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。
循环水泵地源热泵机组地下埋管图2地源热泵系统图地源热泵机组优点高效节能性夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。
因此在产生同样热量或冷量时，只需小功率的压缩机就可实现，而且冬季运行不需要任何辅助热源和除霜，大大地减少电能消耗和除霜的损失，从而达到节能的目的，其耗能仅为普通中央空调加锅炉系统的50%-60%。
地源热泵技术在很大程度上为国家节省能源，缓解电荒，同时也为用户节省了大量的运行费用。
下面是北京一项目中，提供的各种采暖制冷费用比较：从下面两个分析图中可以看出，与其它供暖制冷产品相比，地源热泵技术运行费用是最便宜的一种，很大程度地为最终使用户节约运行费用，也保证安全，健康。
一个采暖季（北京为125天）各种采暖方式的采暖费用比较表0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00地源热泵电缆地板采暖天燃气集中供暖壁挂炉电热膜系列1一个制冷季（北京为90天）各种制冷方式的费用（元/m2）比较表0.005.0010.0015.0020.00地源热泵家用空调中央空调直燃机系列1● 环保、零污染地源热泵系统高效节能的优点，决定了它的运行费用低。
维修量极少，折旧费和维修费也都大大地低于传统空调。
据专家预测，在未来50年，世界将释放160亿吨CO2，对人们的健康和自然环境形成直接的影响。
地源热泵系统简介
地源热泵系统与普通空调的对比
地源热泵系统的优势
• 地源热泵地下取热，代替了空调室外 机，减少了小区噪音。
• 地源热泵系统一年四季相对稳定。普 通空调由于冬季除霜，夏季窝气温度 过高，导致空调停机或效率低下，所 以地源热泵相对于普通空调运行更加 稳定。
• 当供冷时，地源ห้องสมุดไป่ตู้泵系统将室内的余热通过地 源热泵机组转移到室外，以满足用户制冷需求。
地源热泵系统工作原理
地源热泵系统与普通空调的对比
地源热泵利用了土壤、水体中所 贮存的太阳能资源作为热源，利用土 壤、水体自然散热后低温作为冷源。 地源热泵消耗1Kwh的电量，用户可以 得到4.5 ～ 5.5Kw的冷量或5.5 ～ 6.5Kw 的热量，运行费用为普通中央空调的 45 ～65%。
地源热泵系统
地源热泵系统的概念和起源 地源热泵系统工作原理 地源热泵系统与普通空调的对比 地源热泵系统的优势
▪2020
• 地源热泵是利用 土壤、岩土体、 浅层水体作为冷 热源，由热泵机 组、交换系统、 建筑内系统组成 的空气调节系统。
地源热泵系统的概念和起源
地源热泵系统
地源热泵的概 念最早在1912年由 瑞士学者提出。这 项技术的应用则起 源于英、美两国。
北欧国家倾向 于冬季采暖，美国 注重冬夏联供。美 国的气候条件与中 国相似，因此研究 美国地源热泵的应 用情况对我国地源 热泵的发展具有良 好的借鉴意义。
地源热泵系统的概念和起源
地源热泵系统工作原理
• 地源热泵系统由三部分组成：热泵机组，室外 换热系统，建筑内空气调节系统。
• 当供热时，地源热泵系统从室外热源提取低品 位热能，通过电能驱动的地源热泵机组转化为 高品位热能为用户供热。
地源热泵的系统介绍
1、系统构成及介绍
地源热泵技术是一种利用地下浅层地 热能源(也称为浅层地能，包括土壤、 地下水、地表水、河水、海水、湖水 等)，同时实现建筑采暖、制冷和生活 热水的高效节能和环保的中央空调技 术。浅层地能是取之不竭、用之不尽 的经济实用的绿色新能源。
2、系统工作原理
夏季制冷时，大地作为排热场所，把室 内热量以及压缩机耗能通过埋地盘管排 入大地中，再通过土壤的导热和土壤中 水分的迁移把热量扩散出去。冬季供热 时，大地作为热泵机组的低温热源，通 过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。
3、系统的优点
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。一套热泵系 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。从而也增 加了经济性。
3、系统的优点
4) 地源热泵系统室外部分比较复杂,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,一般3～5年就可以 将增加的初次投资收回。普通空调寿命一 般为15年,而地源热泵的地下换热器由于采 用高强度惰性材料,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。
3、系统的优点
7) 系统简单，一机多用，节约设备用房， 应用范围广。地源热泵可供暖、空调，还 可用于生活热水供应系统，一套系统可替 代锅炉加空调主机两套系统，因此一机多 用，节省了建筑空间及设备的初投资，机 组紧凑，节省设备用房空间。由此而产生 的经济效益相当可观。
4、结语
由于近几年来，能源短缺，国家鼓励节能 减排技术和清洁能源的发展，地源热泵的 发展也就得到政府的大力支持，并在政策 上给予了一定的优惠条件。而且市场对地 源热泵技术、产品需求比较旺盛。需求的 增加自然带动市场发展，因此地源热泵较 前几年的发展速度非常迅猛。
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第二章地源热泵系统介绍地源热泵技术，是一门实践性极强实用技术，它是一种利浅层常温土壤中的能量作为能源的高效节能、无污染、低运行成本的既可采暖又可制冷、并可提供卫生热水的新型空调技术。
地源热泵系统是利用地下土壤常年温度相对稳定的特性，通过埋入建筑物周围的地耦管与建筑物内部完成热交换的装置。
冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑物供暖，同时把建筑物内的冷量储存至地下，以备夏季制冷使用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑物进行降温，同时储存热量，以备冬季制热时使用。
如果夏热冬冷地区制冷和采暖天数基本一致，冷暖负荷大致相同，使用同一系统，可以充分发挥地下储能的作用，同时还能供应生活热水。
因此地源热泵技术被称为二十一世纪的“绿色空调技术”，地源热泵中央空调系统也成为目前中央空调方案中的最佳选择。
热泵技术的真正蓬勃兴旺还是在1973 年“能源危机”后出现的，20 世纪70 年代，石油危机把人们的注意力集中到高效、节能的能源利用上面来，使地源热泵的发展得到了一次质的突破。
在这一时期，地下埋管的材料从传统的金属管发展到具有抗腐蚀性能好、抗冲击强度高、耐强震、耐扭曲的聚乙烯材质。
地源热泵系统主要分为三部分：一是能量采集系统；二是能量提升系统；三是能量释放系统。
一、能量采集系统1、浅层地能热的特点上章已详细说明，不再重复。
2、土壤的物理特性采取地耦管热器的地热泵系统就是充分利用了这种浅层低温地热能，把大地作为热源，通过热交换器来传递热量。
土壤的性质随着地区和季节的变化而不同，不同的土壤作为热泵的低温热源，目前还难以作出优劣的评价。
影响这个传热过程的因素主要有两个：Q=k*F*(T1-T2)一是传热面积；二是土壤的热力参数，包括土壤的热工特性、大地的平均温度、土壤的含水率、土壤的密度和地下渗流等。
(1) 热工特性热工特性主要包括导热系数、容积热容量、热扩散率等。
导热系数: 表示土壤传导热量能力的一个热物理特性指标，在数量上为kCal/m·h·℃；土壤的容积热容量:表征土壤的蓄热能力；热扩散率：表征土壤温度场的变化速度。
导热系数、容积热容量、热扩散率因土壤成分、结构、密度、含水量的不同而不同，并随着地区不同和季节的变化而变化。
在同一地区，土壤换热器对土壤的放热能力和对土壤的吸热能力是不同的。
一般情况，土壤换热器对土壤的吸热能力小于放热能力，在数据上，吸热量是放热量的0.5—0.7 倍。
热量传递有三种基本方式：导热、对流和热辐射。
在此过程中，介质溶液（通常为水）在埋管内宏观流动，冷热溶液相互掺混引起热量传递，形成对流换热，此过程中液体的粘滞力和流动速度影响其换热效果。
溶液的热量通过导热传递到管壁时，热量从内管壁传到外管壁，热传递的效果受管材的导热系数影响。
外管壁对土壤的传递效果取决于回填料和土壤的特性。
(2)、大地的温度对大地土壤温度情况的了解是很重要的，因为驱动热传递的就是大地与循环水之间的温差。
地壳按热力状态从上而下分为变温带、常温带、增温带。
变温带的地温受气温的控制呈周期性的昼夜变化和年变化，随着深度的增加，变化幅度很快的变小。
气温的影响趋于零的深度叫常温带，常温带的地温一般略高于所在地区年平均气温的2～4℃，在概略计算时，可用所在地区的年平均气温来代替常温带的温度。
常温带的深度在低纬度地区为5～10m，中纬度地区为10～20m,有些地区可达30m 左右，在某地区测定，10m 深的土壤温度接近于该地区全年平均气温，并且不受季节的影响。
在0.3m深处偏离平均温度±15℃，在3m 深处为±5℃，而在6m 深处为±1.5℃，温差波动在较深的地方消失。
常温带以下的深度称为增温带，增温带的地温主要受地壳内部热力的影响，温度随着深度的增加而有规律升高，且温度每增加1℃所增加的深度称为地热增温级(m/℃)，一般平均每33～43 m 升高1℃。
但由于岩石的导热性和水文地质条件的不同，各地区的地热增温级有很大差异。
华北地区为33～43m/℃，北京地区是50m/℃，东北大庆地区为22m/℃，各地区的大地平均温度、地表面温度和最低表面温度的天数等须有关部门研究统计，供人们查阅。
(3)、土壤的含水率土壤的含水率是影响传热能力的重要因素，当水取代土壤微粒之间的空气后，它减小微粒之间的接触热阻，提高了传热能力。
土壤的含水量在大于某一值时，土壤导热系统是恒定的，称为临界含湿量，低于此值时，导热系数下降，在夏季制冷时，热交换器向土壤传热，热交换器周围土壤中的水受热被驱除。
如果土壤处于临界含湿量时，由于水的减少使土壤的导热系数下降，恶性循环，使土壤的水分更多的被驱除。
土壤含水率的下降，使土壤吸热能力衰减的幅度比土壤放热能力衰减的幅度相对较大。
所以在干燥高温地区采用地耦管要考虑到土壤的热不稳定性。
在实际运行中，可以通过人工加水的办法来改善土壤的含水率。
（有些研究表明转换相同的热量所需的管长在潮湿土壤中为干燥土壤的1/3，在胶状土中仅为干燥土壤的1/10）。
在我国北方地下水位较高和冷负荷较小的地区，土壤的含湿量将保持在临界点以上，可以认为大部分地区全年都是潮湿土壤。
(4)、地下水的流动地下水的渗流对大地的热传递有明显的效果。
实际上，大地的地质构造很复杂，存在着松散的粘土层、砂层、沉积岩层、空气和水层等。
由于地球构造运动，各岩层又出现褶皱、倾斜、断裂现象。
地表水及降雨渗入土质层，在重力作用下，向更深层运动，最后停留在不透水层。
地下水在空隙中缓慢流动以形成渗流，自然界一般地下水在孔隙或裂缝中的流速是每日几米，故地下水大多数是层流状态运动，只有当地下水流经漂石、卵石的特大孔隙时，才会出现紊流状态运动。
地下水的流动不但能导热传热，并且还能对流传热。
若地下水渗流流速大于8cm/h 时，就可按水的传热来计算。
3、埋管的形式对换热器的影响在实践中可知，埋管形式的不同，其单位长度的换热管的换热量不同：水平平行埋管时为1；水平螺旋埋管时为0.8；垂直单U 埋管时为1~1.2；垂直双U 埋管时为1.3~1.5。
4、系统内部液体温度(T) 对机组换热器的影响从实践中得到，在地质情况相同的条件下，热泵机组允许的最低和最高进液温度是确定热交换器地耦管长度的主要因素。
如果以允许最低进液温度为确定因素，热交换器的长度由吸热负荷确定；如果以允许最高进液温度为确定因素，热交换器的长度由放热负荷确定。
在实际应用中，温度只会达到最低或最高温度限制值中的一个。
降低机组的最高温度允许值或升高机组最低温度允许值，都要增加地耦管的长度。
竖直埋管换热器中流动的循环水温度是不断变化的。
夏季制冷工况进行时，由于蓄热地温提高，机组运行时水温不断上升，停机时水温又有所下降，当建筑物冷负荷达到最大时水温升至最高点。
冬季供热工况运行时则相反，由于取热地温下降，当建筑物热负荷最多时，换热器中水温达到最低点。
设计时，首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度，因为这个设定和整个空调系统有关。
如夏季温度设定较低，对热泵压缩机制冷工况有利，机组耗能少，但埋管换热器换热面积要加大，即钻孔数要增加，埋管长度要加长。
反之温度设定较高，钻孔数和埋管长度均可减少，可节省投资，但热泵机组的制冷系数COP 值下降，能耗增加。
设定值应通过经济比较选择最佳状态点。
1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7～12℃。
地埋管中循环水进入U 型管的温度应低于30℃；2、热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应尽量减低供热水温度，水温在45～50℃。
这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高COP 值并降低能耗。
地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留有安全余地为好，一般控制4℃以上。
为了降低工程的初投资，地埋管换热器变小，加大了循环水与大地间温差传热，循环水温降至0℃以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。
这样可但增加了对设备的腐蚀，在严寒地区不得不这样做。
而在华北地区的工程中，建议增加少量投资，加大土壤换热器的面积，软化水就可以满足要求，不一定要加防冻液。
5、U 型埋管内的液体流速对土壤换热器的影响流体流动时有两种流态：一种是流体在管内分层流动，各流层间的流体质点互不混杂，有条不紊的向前流动，这种流动状态称为层流；另一种是流体质点在管内的运动轨迹不是规则的，各部分液体互相剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
由紊流变成层流的速度称为临界流速u。
介质循环泵是地耦管土壤换热器循环管路中流体流动的动力。
泵安装在比换热器高的地面上，在设计中要注意泵的汽蚀性能指标。
泵的汽蚀是指泵进口压力低于泵进口流体汽化压力时，进口液体产生气泡对叶片的影响。
流体的能量增加，使产生的气泡在叶轮进口处消失，由于气泡由产生到消失是在极短的时间内完成的，气泡的破坏会产生巨大的冲击力、震动和噪声，严重时会使泵不能正常运转。
因此，在安装介质循环系统时，要在泵的上方高度上装有定压装置，保持介质循环泵进口有静压。
如果单台泵的调解量不能达到设计要求，可以采用泵的并联运行方式。
并联运行的泵扬程相等，泵的出口装有逆止阀，避免因扬程的偏差使扬程低的泵发生倒流，引起泵的反转，导致事故发生。
6、回填材料对土壤换热器的影响7、孔洞相邻间距对土壤换热器的影响孔洞传热半径为2.5 米左右，超过此值，孔洞的半径再增大，基本上换热效果不受影响，也就是说垂直埋管换热器竖直孔互不产生热干扰的孔距为5 米。
二、能量提升系统能量提升系统是将采集来的能量经提升交换，传送至空调空间，以实现能量的释放。
本系统主要的设备就是土壤源热泵专用空调机组和循环水泵。
地源热泵专用机组在不同蒸发温度下工作，压缩机的轴功率（耗电功率）和制冷量（输出功率）也随着改变。
如果建筑物内的冷、热负荷恒定，那么，系统在制冷状态时，蒸发器温度不变、压缩机吸气压力不变，若冷凝器的进出水温差小，此时机组冷凝器水温逐渐升高，促使冷凝温度升高，而单位制冷量和输出系数都要下降，则制冷量减小、轴功率增大。
系统在制热状态时，冷凝温度不变、压缩机排气压力不变，若蒸发器进出口水温差小，此时机组蒸发器的水温逐渐下降，意味着蒸发温度降低，压缩机吸气压力减小，结果是单位容积制冷量下降，压缩比、冷凝压力和蒸发压力之比增大，压缩机轴功率上升。
在土壤源热泵空调系统中，制冷运行时，冷凝压力主要取决于冷凝器水的流量和水温，水量增加，水温降低，排气压力就下降，反之就上升；制热运行时，蒸发温度与进液温度之差和蒸发器大小有直接关系，温差小时，蒸发压力就会低，蒸发器就得增大。
1、地源热泵专用机组机组的设计原则：一是提高机组的能效比，做到运行高效节能；二是扩大机组进出液温度的范围（提高机组最高允许进液温度和降低最低进液温度），保证机组安全可靠的运行。