地源热泵系统

地源热泵（也称为地源热泵）是一种用于建筑物的加热/冷却系统，它利用一种热泵将热量传入或传出地面，利用地球温度在各个季节的相对恒定性。

地源热泵系统 (GSHP) – 或通常称为地热热泵 (GHP) – 是提供 HVAC 和水加热的最节能技术之一，使用的能源远少于通过燃烧实现的能源 锅炉/熔炉中的燃料或使用电阻式电加热器。

效率以性能系数 (CoP) 的形式给出，通常在 3 – 6 范围内，这意味着设备为使用的每单位电力提供 3 – 6 单位的热量。由于需要在大面积上安装接地环路或钻孔，安装成本高于其他供暖系统，因此通常使用空气源热泵。

地源热泵利用环境温度与地下不同深度的温度之间的差异。

地表附近的地热特性可描述如下：

• 在大约 1 米深处的表层，温度对阳光和天气非常敏感，
• 在浅层至约 8-20 米的深度（取决于土壤类型），地面的热质量导致温度变化随深度呈指数下降，直到接近当地年平均气温；也滞后于地表温度，因此峰值温度在地表峰值温度后约6个月
• 在此之下，在较深的地层中，温度实际上是恒定的，根据地热梯度每米上升约 0.025 °C。

穿透深度定义为温度变量小于表面变化的 0.01 的深度，这取决于土壤类型。

热泵由开尔文勋爵于 1853 年描述，并于 1855 年由彼得·里特·冯·里廷格开发。海因里希·佐利于 1912 年获得了使用它从地面吸取热量的想法的专利。

在对冰箱进行试验后，罗伯特·韦伯在 20 世纪 40 年代后期建造了第 一台直接交换地源热泵。

全球已安装超过 100 万台机组，提供 12 GW 的热容量，并且每年以 10% 的速度增长。

热泵是建筑物供暖和制冷的中央装置。 它通常有两个主要变体：

液-水热泵（也称为水-水）是一种循环系统，通过管道将热量或冷却通过建筑物输送到传统散热器、地板采暖、底板散热器和热水箱。这些热泵也是泳池加热的首选。热泵通常只能有效地将水加热到大约 55 °C (131 °F)，而锅炉通常在 65–95 °C (149–203 °F) 下运行。

专为锅炉实现的更高温度而设计的散热器尺寸可能太小而无法与热泵一起使用，因此在将房屋从锅炉改造为热泵时需要更换更大的散热器。用于冷却时，循环水的温度通常必须保持在露点以上，以保证大气中的湿气不凝结在散热器上。

液体空气热泵（也称为水空气热泵）输出强制空气，最常用于替代传统的强制空气炉和中央空调系统。 存在允许分离系统、高速系统和无管系统的变化。 热泵无法实现与传统炉子一样高的流体温度，因此它们需要更高的空气体积流量来补偿。改造住宅时，可能必须扩大现有的管道系统，以减少较高气流产生的噪音。