地源热泵

地源热泵：利用地下浅层岩土 / 水体常年稳定温度（地下十几米恒温约 10～15℃），用电驱动，冬季从地下取热供暖，夏季把室内热量排进地下制冷，还可顺带制取生活热水，属于浅层地热能可再生空调系统。

地源热泵主机（水 水水源热泵机组）组成

主机内部是制冷剂密闭循环回路，两大水侧接口：地源侧（接地下埋管）、用户侧（接室内地暖 / 风机盘管）

地源热泵主机由压缩机、两组水氟换热器、四通换向阀、节流装置构成制冷剂主循环，配套气液分离器、干燥过滤器等冷媒附件，搭配电控、温度压力传感器及各类安全保护装置，实现冬夏工况切换，完成地埋环路与室内水系统之间的热量转移。

一、四大核心制冷部件（逆卡诺循环核心）

1. 压缩机（心脏）

涡旋 / 螺杆式，变频或定频；把低温低压冷媒压缩成高温高压气体，提供循环动力。

2. 两个水氟换热器（板式 / 壳管 / 套管式）

四通阀切换工况，冬夏互换蒸发器、冷凝器角色

地源侧换热器：和地下乙二醇 / 水换热

用户侧换热器：和室内采暖 / 冷冻水换热

3. 四通换向阀

切换冷媒流向，实现制热↔制冷模式切换，是冷暖两用关键部件。

4. 节流装置

电子膨胀阀（主流）/ 毛细管；高温高压冷媒节流降压降温，控制冷媒流量。

二、冷媒回路辅助配件

气液分离器：防止液态冷媒回液冲缸，保护压缩机

储液器、干燥过滤器：过滤杂质、吸收水分

单向阀、冷媒管路、减震消音组件

三、电控与保护系统

电控箱：PLC / 主板、接触器、变频器、端子排

传感器：高压、低压、排气温度、进出水温度传感器

安全保护：高压保护、低压保护、水流开关、防冻保护、过载保护

四、机组壳体与水路接口

钢制机箱、保温、减震底座

地源侧进出水口、用户侧进出水口、阀门、排污口

注意：循环水泵一般不属于主机本体，大多外置在机房管路。

地源热泵完整系统四大组成部分

地源热泵系统由地下地能换热环路、水源热泵主机、室内输配及空调采暖末端、自控与辅助水系统四大部分组成，通过介质循环和制冷剂逆卡诺循环，实现冬季取热供暖、夏季排热制冷，可配套制取生活热水。

一、地能换热系统（地下侧环路）

负责和大地 / 水体交换冷热，是地源热泵的热源 / 冷源（地埋 PE 盘管（闭式最常用）/ 地下水井 / 地表水盘管，负责和大地换热；）

1. 闭式地埋管（最常用）

垂直 U 型 PE 管（PE100）、钻孔、回填灌浆、集管分水器（分集水器井）

水平埋管：沟槽 + 平铺盘管

循环介质：水 / 防冻水溶液（乙二醇等）

2. 地下水式（开式）：抽水井、回灌井、板式换热器、过滤装置（需要水资源审批）

3. 地表水源式：河湖内 PE 盘管、浮箱固定装置

二、地源热泵主机（水源热泵机组核心，压缩机、换热器、节流部件，完成热量 “搬运提升”；）

机组内部制冷剂循环四大件：

压缩机（涡旋 / 螺杆）：提升冷媒压力与温度，系统动力核心

蒸发器：吸收低温侧热量

冷凝器：释放热量，制取采暖热水 / 冷冻水

四通换向阀：切换冬夏工况，调换蒸发器、冷凝器功能

节流装置（电子膨胀阀 / 毛细管）、板换、电控箱、高低压保护传感器

三、室内输配与末端系统（地暖、风机盘管、空调风柜；）

1. 输配管路：供回水管、阀门、过滤器、保温、软接

2. 末端设备（按需选配）

地暖（地板辐射采暖）

风机盘管、空气处理机组 AHU

生活热水水箱（三联供，可配缓冲水箱储能）

3. 水泵：地侧循环泵、用户侧循环泵（变频居多）

四、辅助及自控系统（循环水泵、定压、补水、自控。）

膨胀罐（定压补水）、补水装置、排气阀、排污过滤器

自控：PLC 控制器、温度 / 压力传感器、电动阀、远程监控、气候补偿

可选：冷却塔 / 辅助锅炉（冷热不平衡项目，平衡地下土壤温度）

地源热泵工作原理

核心原理：逆卡诺循环。不是直接产热 / 制冷，而是用电作为动力，把地下岩土中的热量 “搬运” 到建筑内（冬季采暖），或是把建筑室内的热量搬运排入地下（夏季制冷）。地下浅层十几米岩土常年保持稳定温度（10～15℃），作为恒定热源 / 冷源。

冬季制热：地下恒温介质带走土壤热量，进入机组蒸发器，压缩机把热量品位提升，通过冷凝器产出热水供室内采暖；

夏季制冷：反过来，室内热量被机组吸收，通过地埋管排入地下土壤蓄存冷量；

本质是热量搬运，不是用电直接产热；能效 COP 普遍 3.0～4.5，远高于普通风冷空调 / 空气源，极端低温工况优势尤其明显。

冬季制热（采暖模式）

1. 地埋管内的防冻液 / 水，吸收地下土壤中的低温热量；

2. 地源侧低温介质进入主机蒸发器，热量传给制冷剂，冷媒蒸发变成低温低压气体；

3. 压缩机压缩冷媒，冷媒升温升压，变成高温高压气体；

4. 高温冷媒进入冷凝器，把热量释放给用户侧水循环，产出热水，供给地暖 / 风机盘管采暖；

5. 冷媒降温液化，经过节流装置降压降温，回到蒸发器，循环往复；

热量来源：大地，电能只用来搬运热量。

夏季制冷（空调模式）

四通换向阀切换冷媒流向，蒸发器、冷凝器互换角色

1. 室内用户侧循环水把建筑内的热量带到主机；

2. 热量传给制冷剂，冷媒蒸发；

3. 压缩机压缩升温；

4. 高温冷媒在地源侧换热器把热量释放给地埋管介质，热量排入地下土壤储存；

5. 冷媒节流降温，重新循环；

相当于把房间里的热量 “存到地下”。

三联供（可选）

可在制热工况下，额外分出一部分高温冷媒热量，加热生活热水。

总结：地源热泵基于逆卡诺循环原理，以浅层地下岩土为恒定冷热源，通过制冷剂循环与地埋管水循环换热；冬季提取地下热量为建筑供暖，夏季将建筑余热排入地下实现制冷，可同步制取生活热水，以少量电能实现热量转移。

地源热泵分类

地源热泵按地下换热方式主要分为地埋管式、地下水源式、地表水源式、污水源式；其中地埋管式为闭式系统，又分为垂直埋管与水平埋管，是目前工程应用最广泛的类型。

按照地下换热形式，分为 4 大类，闭式 / 开式是核心区分：

1. 地埋管式地源热泵（闭式系统，项目最常用）

介质在封闭 PE 管路内循环，不和地下水直接接触，无污染，不受地下水水质限制。

①垂直埋管（竖井式）

钻 80–120m 深竖井，下放 U 型 PE 换热管；占地小，适合别墅、酒店、公建。缺点：钻孔费用高。

②水平埋管

开挖 2–4m 沟槽，平铺 PE 盘管；钻孔成本低，但需要大面积空地，适合场地宽敞的低层建筑。

③还有螺旋埋管（水平螺旋，节省沟槽长度）

2. 地下水源地源热泵（开式系统）

直接抽取地下水换热，换热效率高。

必须配套回灌井，抽取的地下水换热后全部回灌地层；

限制条件多：需要水资源审批、地下水位合适、水质好，防止结垢堵塞；

缺点：水文条件差的区域不能用，有地层沉降、地下水污染风险，现在审批越来越严。

3. 地表水源地源热泵

利用附近河湖、水库、池塘水体作为冷热源，管路放水里闭式换热。

优点：初投资低于地埋管；

缺点：水体冬季结冰、淤泥多、水位波动大的地方不适用。

4. 污水源热泵（特殊水源热泵，归属于广义地源 / 水源热泵）

以城市污水、中水、工业废水余热作为热源；多用于大型市政、商业建筑。

其他分类方式（标书可按需选用）

① 按主机水侧形式

水 水式地源热泵：地侧水 ↔ 用户侧水（地暖、风机盘管，工程主流）

水 空气式地源热泵：地侧水 ↔ 室内空气（直接送风，小型别墅）

② 按系统是否封闭

闭式系统（地埋管、地表水盘管）：介质密闭循环，推荐优先选用，审批简单

开式系统（地下水直抽）：水直接取自地层，管控严格

地源热泵优缺点

地源热泵优点是能效高、工况稳定、一机多用、环保、寿命长、运行费用低；缺点为初期投资高、需要场地和地质条件、地下隐蔽工程施工要求高，长期运行需关注土壤冷热平衡。

地源热泵优点

1. 高效稳定，不受室外气温影响

地下浅层岩土常年恒温 10～15℃，机组 COP 可达 3.0～4.5；冬季没有空气源热泵低温衰减、频繁化霜问题，极端天气工况稳定。

2. 一机多用，一套系统实现“制冷 + 采暖 + 生活热水”三联供

一套设备同时满足夏季制冷、冬季采暖、生活热水，可替代空调 + 锅炉两套系统，减少机房设备占地。

3. 运行费用低，维护简单

依靠电能搬运热量而非直接产热，全年冷暖使用时电费远低于风冷机组、燃气锅炉；无冷却塔，减少室外设备清洗维护。

4. 低碳环保，无燃烧排放

不燃烧燃料，无烟尘、CO、SO₂排放；闭式地埋管不污染地下水，无冷却塔飘水、城市热岛效应。

5. 使用寿命长、噪音低

地埋 PE 换热管设计寿命≥50 年；主机正常维护 20～25 年；主机一般放置机房，无室外风机噪音。

6. 舒适度高

可配套地暖、风机盘管，采暖温足顶凉，制冷无直吹冷风。

地源热泵缺点

1. 初投资高

成本主要在地埋管钻孔、土方工程，整体造价高于空气源热泵；投资回收期一般 6～12 年。

2. 对场地与地质有硬性要求

垂直埋管需要室外空地打井；岩石层厚、流沙、溶洞、土壤导热差会显著增加造价，甚至无法施工；水平埋管需要大面积土地。

3. 地下属于隐蔽工程，维修难度大

地埋管埋入地下，一旦渗漏，检修、修复困难；对管材、焊接、回填施工质量要求极高。

4. 前期勘察与审批

项目需要岩土热响应试验；地下水式地源热泵还需要水资源论证、取水回灌审批，手续繁琐。

5. 存在土壤冷热不平衡风险

建筑全年冷热负荷差异较大时，地下土壤热量逐年累积或亏损，地温漂移，长期运行会降低机组能效，严重时需增设辅助冷热源。

6. 施工周期较长

包含地质勘察、钻井、埋管、回填等工序，工期远长于单纯主机安装。

地源热泵应用范围

适用核心前提：有室外场地做地埋换热、建筑全年有采暖 + 制冷需求、项目长期运营

主要应用场景

1. 公共建筑

酒店、宾馆、学校、医院、办公楼、图书馆、体育馆、会展中心、养老院。

特点：全年冷热负荷稳定，建筑面积大，适合集中冷暖，投资回收相对快。

2. 商业建筑

商业综合体、商场、超市、会所、休闲中心。

注意：商场夏季冷负荷远大于冬季热负荷，容易出现地下土壤热堆积，设计时要校核冷热平衡。

3. 住宅项目

独栋别墅、联排别墅（垂直地埋管最普遍）

大型住宅小区（集中式地源热泵，需要大片绿地打井）

4. 工业项目

工厂车间恒温、仓库恒温、生产工艺冷却 / 加热、农业大棚恒温、烘干项目。

5. 其他场景

文旅项目、民宿、地铁站；地表水 / 污水源型可用于临近河湖、城市污水管网的大型项目。

不适合应用场景

1. 场地狭小，没有空地用于地埋管钻井 / 开挖；

2. 地质条件差：厚岩石、溶洞、流沙、土壤导热系数极低；

3. 短期租赁建筑，项目使用年限短（收不回高额初投资）；

4. 建筑只需要单一采暖或单一制冷，全年冷热严重失衡，无条件增设辅助冷热源；

5. 城市核心密集区，钻井审批受限。

地源热泵适用于酒店、医院、学校、办公楼、商业综合体、住宅小区、别墅、厂房及农业恒温设施等具备室外换热场地、长期同时有冬季采暖与夏季制冷需求的建筑；场地不足、地质条件差、冷热负荷严重失衡的项目不宜采用。

地源热泵市场价格

说明：价格分两种口径：①仅冷热源（主机 + 地埋环路）；②全包整套系统（主机 + 地埋管 + 水泵 + 末端 + 自控 + 安装），最大变量：地质（岩石层）、品牌、井深、建筑面积规模。

一、单位建筑面积全包造价（含地埋井 + 主机 + 末端 + 安装）

1. 公建项目（酒店 / 办公楼 / 学校，规模≥5000㎡，）

国产机组：400～600 元 /㎡

合资品牌（特灵、约克等）：550～800 元 /㎡

2. 别墅小型项目（独栋，面积 200～500㎡，垂直 U 型地埋）

国产主机：600～800 元 /㎡

合资进口主机：800～1200 元 /㎡

别墅工程量小、钻井零散，单价明显高于大型公建；遇到岩石地层，单价上浮 20%~40%

二、分项单价拆解（重点，投标报价用）

1. 垂直地埋 U 型井（80–100m，PE100）

普通黏土、砂土：50～70 元 / 米（含钻孔、U 型管、回填）

岩石地层：90～130 元 / 米

一口 100m 井：黏土约 5000~7000 元；岩石井 9000~13000 元

2. 地源热泵主机（仅机组，不含地埋、末端）

国产涡旋小机组（10~30kW）：3000～6000 元 /kW

国产螺杆大型机组：2000～4000 元 /kW

合资品牌机组：上浮 40%~80%

3. 水系统、水泵、分集水器、自控、保温：占整套 20% 左右

4. 室内末端（地暖 / 风机盘管）：单独另计，约 120～250 元 /㎡

三、不同类型系统价格对比

垂直闭式土壤源：最贵，钻井成本高，公建、别墅主流

水平埋管：便宜，省去钻井，约 350～500 元 /㎡（需要大面积场地）

地下水源（开式）：冷热源主机造价偏低，但水资源论证、水处理、回灌井成本高，审批成本大

地表水源：介于水平埋管与垂直埋管之间

四、影响价格关键因素

1. 地质：岩石、溶洞会大幅拉高钻井费；

2. 项目规模：面积越大，摊薄单位造价；

3. 品牌：国产 < 合资；

4. 是否三联供（加生活热水水箱，增加成本）；

5. 是否需要做热响应试验、辅助冷热源（冷热不平衡项目额外加钱）；

6. 地区：江浙地区钻井单价中等，山区岩石井贵。

地源热泵整套系统综合造价，大型公共建筑国产约 400～600 元 /㎡，合资品牌 550～800 元 /㎡；别墅项目国产 600～800 元 /㎡，合资品牌 800～1200 元 /㎡；造价核心差异来自地埋钻孔地质条件、机组品牌与项目规模。

地源热泵 vs 空气源热泵

项目	地源热泵	空气源热泵
热源	地下岩土恒温	室外空气
低温性能	几乎无衰减	低温下能效明显下降
初投资	高（钻孔成本）	低，无需地下工程
占地	需要室外场地打井	仅室外机组机位
维护	地埋管免维护，主机常规保养	室外换热器需要清洗