简介： 到目前为止，全球75%的地源热泵安装在北美地区。本文简要介绍地源热泵在美国和加拿大的技术发展和工程最新应用情况。主要资料来源于国际地源热泵协会(IGSHPA)在2000-2005年之间的技术报告。
一、热泵的热源系统【国际地源热泵协会（IGSHPA）参考报告】
John A. Shonder， Oak Ridge National Laboratory， 2004
Chris Pamplin， American Geothermal DX， 2004
Alan Watts， AWEB Supply， 2004
Dan Fishe， Oklahoma State University， 2004
Ed Thomas， Intermountain Energy， 2004
Pau Bony， Delta-Montrose Electric Association， 2005
Simon Rees， Oklahoma State University， 2004， 2005
相对常规的空调系统，地源热泵的独特之处在于利用大地作为系统的冷热源。针对热源系统，目前在连接的方式以及与其它冷热源的相互结合上有新的尝试。主要的应用技术方向包括以下几个方面：
直接膨胀 (DX) 热泵系统：针对住宅 (别墅) 建筑和小型商用建筑，越来越来的工程在采用直接膨胀方式， 即使用金属埋管(一般为铜管)直接埋入地下，铜管内循环的不再是一般的地源热泵系统中的流体，而是制冷剂。这种系统的优点是成孔直径小，施工成本较常规的垂直埋管为低；减少一级换热器，系统效率高，减少了一级水泵，流体直接由压缩机驱动。另外一个优点是避免了使用防冻剂。对这种系统的顾虑主要集中在对环境保护以及系统的使用年限上。目前大部分北美热泵制造商均提供这种直接膨胀的DX热泵系统。
混合热源 (Hybrid) 系统：即采用地源和其它热源的混合方式。最主要的是地源和空气源的混合，这种混合方式运行的效率可以达到和完全埋管方式相当的水平，但埋管的规模却仅为后者的1/3~1/2。初期投资显著降低，系统的经济性明显提高。美国联邦能源管理委员会 (FEMP) 针对几个大型工程，分别使用了开式冷却塔，封闭式冷却塔和干式换热器作为空气源的能量交换设备，实际证明以干式换热器的运行效果最好。在混合系统当中，合适的设计以及运行策略对系统的实际效率非常重要。其运行策略是通过室内需求，当时电价，室外空气温度以及地下循环温度的综合模型优化形成的。
垂直立井 (Standing Column Well) 系统：这种形式的系统即不同于抽取地下水的开始系统，也不同于封闭的套管系统，而被认为是一种半开半闭式的系统。其原理是使用较大直径 (一般为5’- 6’) 的套管管壁上有预制的透孔。正常运行时，管内流量平衡，与外部浅表地下水没有明显的流量交换，但在高峰负荷时，循环模式改变，系统内的循环流体和系统外的地下水发生交换 (Bleeding)，高效带入或带出土壤中的能量。这种方式的使用也是在初投资的压力之下形成的，其系统的寿命、可靠性、设备的免维护方面等均不如封闭式系统，但地下系统的投资可大幅度降低。
金属板式换热(Jim Slim)系统：由于北美的住宅占地大，并且大量的房子临水 (湖、河、溪) 而建，因此一种平板式的金属 (钛) 换热器被用来直接沉放在水体里面，作为从浅表水中提取能量的装置，这种装置受专利保护，目前仅有AWEB一家在市场出售。这种方式受欢迎原因在于其安装简便、成本低、运行效果好。
热泵和燃料电池(Fule Cell)复合系统：其它正在进行中的技术中，以家庭能源系统和地源热泵的结合最为有挑战性，其中策略之一是将氢电池(Fuel Cell)和地源热泵、太阳能结合形式成一个独立的无外部能源供应、但可提供电力照明、冷暖气的系统。非常适合远电力输送的地区。
二、地源热泵机组设备【国际地源热泵协会（IGSHPA）参考报告】