我國(guó)著名熱工專家吳仲華先生指出：“溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”，供暖所需熱源的溫度是低溫段。利用淺層地能為建筑物供暖通常需要通過(guò)某種設(shè)備將其品位提升到供暖熱源所需品位，這種設(shè)備就是熱泵。
（1）熱泵
熱泵是把低品位熱能提升到高品位熱能的設(shè)備。就像一樓工作的工人不能完成十樓的工作，通過(guò)電梯把工人送至十樓提高勢(shì)能，工人就能完成像一樓同樣的工作。電梯只能完成勢(shì)能的提高而與工人的工作無(wú)關(guān)。
低品位熱能隨處可見(jiàn)，如空氣中的熱量、土壤中的熱量、江河湖海水中的熱量等。但由于溫度低而不能直接用于建筑物的采暖。通過(guò)熱泵提升溫度后就能用于建筑物的采暖。
用空氣作為低品位熱源的熱泵通常稱為空氣源熱泵；用江河湖海水作為低品位熱源的熱泵通常稱為水源熱泵；用土壤作為低品位熱源的熱泵通常稱為地源熱泵；用淺層地能作為低品位熱源的熱泵系統(tǒng)稱為地能熱泵。
（2）熱泵的工作原理
家家戶戶使用的冰箱就是依據(jù)熱泵原理工作的。冰箱的內(nèi)部需要冷就必須把冰箱內(nèi)的熱搬出來(lái)，因此當(dāng)冰箱工作時(shí)冰箱外的散熱器就會(huì)熱起來(lái)。這一過(guò)程就是由熱泵來(lái)完成的。
熱泵主要由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、膨脹閥四部分組成。工作原理參看圖1：
當(dāng)熱泵工作時(shí)，通過(guò)蒸發(fā)器的低壓液體工質(zhì)吸收低品位熱源的熱量而蒸發(fā)成氣體工質(zhì)，氣體通過(guò)壓縮機(jī)壓縮成為高溫高壓氣體工質(zhì)，高溫高壓氣體通過(guò)冷凝器釋放熱量給負(fù)載后變成高壓液體工質(zhì)，高壓液體工質(zhì)經(jīng)膨脹閥減壓后變成低壓液體工質(zhì)，低壓液體工質(zhì)經(jīng)蒸發(fā)器再次吸收低品位熱源的熱量而蒸發(fā)……如此反復(fù)循環(huán)達(dá)到向建筑物供暖的要求。
從上述的工作原理可看出，熱泵吸收了低品位熱能，釋放了高品位熱量，它的功能僅是提升品位。
一般說(shuō)來(lái)，壓縮機(jī)每消耗1份電功率可以吸收3份低品位熱功率，釋放4份高品位熱功率。熱泵的效率通常稱為能效比，用COP值表示，即： 能效比（COP）=
釋放熱功率/壓縮機(jī)消耗電功率
由此可看出，如果能收集到穩(wěn)定的低品位能量，用熱泵提供高品位熱能是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的好辦法。
