恒有源科技發(fā)展集團（微信號：HYYESSTD）專注于淺層地能作為建筑物供熱的替代能源的科研、開發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)為建筑物無燃燒供熱，大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
地源熱泵的基礎(chǔ)理論及研究進展
地源熱泵系統(tǒng)的相關(guān)理論包括地源熱泵側(cè)傳熱傳質(zhì)理論、熱泵機組制冷理論、熱能與流體輸配理論、系統(tǒng)氣象模型、自動控制理論等諸方面，是一個涉及多學(xué)科、多門類的綜合體系。
在這里主要論述傳熱傳質(zhì)基礎(chǔ)理論與地源熱泵相關(guān)部分的研究現(xiàn)狀及進展，這也是當(dāng)前及今后地源熱泵研究的重點。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱由低溫物體傳向高溫物體必須由外界做功。利用熱力學(xué)中逆卡諾循環(huán)原理，通過輸入少量電能等高品位能量來實現(xiàn)低溫?zé)崮艿礁邷責(zé)崮艿霓D(zhuǎn)移。地源熱泵正是利用了這種原理實現(xiàn)的較高的能效，比常規(guī)采暖制冷節(jié)能40%以上，機組的能效比COP值在3.8至5.4之間。
對含水層中水熱利用的研究涉及水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、巖土力學(xué)等多門相關(guān)學(xué)科。其核心理論是土壤介質(zhì)及含水層的傳熱傳質(zhì)問題，傳質(zhì)問題的實質(zhì)是水在土壤這種多孔介質(zhì)中的流動問題，傳熱問題的實質(zhì)是熱量在土壤的骨架及水中傳遞的問題。飽水帶研究的基本理論至今仍是以Navier-Stokes方程中心發(fā)展起來的各種地下水動力學(xué)方程。包氣帶中水的的研究理論基礎(chǔ)以非飽和滲流的Richards方程為中心逐步發(fā)展起來，至今已發(fā)展出很多數(shù)值方法。Whitaker基于體積平均法提出了非飽和介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。
多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)的微觀過程十分復(fù)雜，不少學(xué)者從不同角度做了研究。Wooding把Navier-Stokes方程引入到多孔介質(zhì)滲流模型，并考慮了慣性力、壓力梯度、加速度等，使得多孔介質(zhì)的滲流模型與流體力學(xué)模型統(tǒng)一起來。這也使得開發(fā)與此有關(guān)的計算機軟件帶來了極大方便。Vaifai等在對多孔介質(zhì)中流體微觀流動滿足的N-S方程進行Rev平均得到了Brinkman-Forchheimer方程，多用于多孔介質(zhì)中的復(fù)雜流動。許多學(xué)者和單位從不同角度對土壤等多孔介質(zhì)的水熱流動提出了新理論，如溫度場-滲流場-應(yīng)力場耦合模型（THM）研究以求更準確計算物理場?？紫檠匝芯苛擞嘘P(guān)多相滲流、雙重介質(zhì)中的滲流、多空介質(zhì)中的對流和熱流固耦合問題。
美國Auburn大學(xué)在1975年對地下含水層做了野外研究，德國、瑞士等國學(xué)者也對地下含水層的水熱能量問題做了試驗研究。南京大學(xué)的張志輝等對地下含水層的熱能運移展開了許多研究。對于土壤源熱泵國內(nèi)外提出了許多線源模型及解析解，對于指導(dǎo)生產(chǎn)研究具有重要意義。地源熱泵有不同于普通空調(diào)系統(tǒng)的自身特點，相關(guān)內(nèi)容還有水源熱泵機組、地源熱泵機組研制及優(yōu)化設(shè)計，地源熱泵數(shù)據(jù)采集傳輸及自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，設(shè)備節(jié)能研究等不再贅述。
總之，通過對地源熱泵基礎(chǔ)理論與試驗的相關(guān)研究，使得對地源熱泵的開發(fā)利用達到新的高度，同時地源熱泵的應(yīng)用也推動了基礎(chǔ)理論的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。正是基于以上的一系列理論與試驗成果，國內(nèi)外已開發(fā)了許多地源熱泵軟件并廣泛應(yīng)用于地源熱泵的理論研究與實際生產(chǎn)當(dāng)中，取得了很好的效果。（作者：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院 孫海洲，武強，曾一凡，曹彬）
選自_《中國地能》
