什麼是地源熱泵呢？地源熱泵是一種通過消耗少量的高品位能源（一般是電能），利用埋藏較淺的地熱資源（可以是淺層土壤、地下水等攜帶的熱量），實現由低溫位熱能向高溫位熱能轉移，既可冬季供熱又可夏季製冷的高效節能空調設備。在冬季，把土壤或地下水中蘊含的地熱能提取出來，提高溫度後，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到土壤或地下水中去。通常地源熱泵消耗1千瓦·時的電能，用戶可以得到4千瓦·時以上的熱量或冷量。目前，地源熱泵已成功提取土壤、地下水等蘊涵的地熱，實現冬季供熱或夏季供冷。這裏僅以土壤源為例，介紹地源熱泵這一地熱能利用的新技術。
地源熱泵是利用地球表麵淺層地熱資源（通常深度小於400米）作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調係統。地表淺層地熱資源可稱之為地熱能，是指地表土壤、地下水吸收熔岩熱能、放射性能量、太陽能而蘊藏的低溫熱能。這種儲存於地表淺層近乎無限的能源，是一種清潔的可再生能源。因此，地源熱泵技術屬於可再生能源利用技術。地源熱泵供暖空調係統主要包括三部分：室外地熱能換熱係統、地源熱泵機組和室內采暖空調末端係統。其中地源熱泵機組主要有兩種形式：水-水式和水-空氣式。三個係統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量傳遞，地源熱泵與地熱能之間的換熱介質為水，建築物采暖空調末端的換熱介質可以是水或空氣。
土壤源熱泵的研究在國外大致可分為三個大階段。盡管早在1912年國外就提出了土壤源熱泵應用的思想，但直到二戰結束以後，才在歐洲和北美興起，大規模的應用。土壤源熱泵的許多基礎性理論，包括至今仍被設計師們采用的“開爾文線源理論”等數學理論模型，同時還提供了大量的試驗測試數據，為後來的研究提供了試驗驗證的基礎。但第一波的研究高潮持續到20世紀50年代中期，就由於土壤源熱泵的初投資較高、當時的廉價能源等多種因素的打壓下基本上停止了。
1973年在歐美等國開始的“能源危機”重新促使人們對土壤源熱展開泵研究，特別是北歐國家如瑞典等國。瑞典在短短的幾年中共安裝了土壤源熱泵裝置1000多台套。美國從1977年開始，重新開始了對土壤源熱泵的大規模研究，並得到政府積極支持與倡導。
進入20世紀90年代，土壤源熱泵的應用和發展進入了一個新的發展階段。目前，土壤源熱泵在歐美熱泵裝置的市場占有份額大約是3%。每年見諸報道的土壤源熱泵實際應用工程項目和研究報告不斷增加。
目前土壤源地源熱泵有水平埋管式和垂直埋管式兩種形式，它們的工作原理完全相同，僅僅是埋在地下的換熱管形式不同。
水平埋管式地源熱泵通過水平埋置於地表土壤2～4米以下的閉合換熱係統，與土壤進行冷熱交換。此類係統適合於製冷供暖麵積較小的建築物，如別墅和小型單體樓。該係統初投資和施工難度相對較小，但占地麵積較大。
垂直埋管式地源熱泵通過垂直鑽孔將閉合換熱係統埋置在50~400米深的岩土體中，與土壤進行冷熱交換。此類係統適合於製冷供暖麵積較大的建築物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該係統初投資較高，施工難度相對較大，但占地麵積較小。
地源熱泵係統可供暖、製冷，還可供生活熱水，一機多用，一套係統可替換原來的鍋爐加空調兩套裝置或係統。然而，實現地源熱泵主機係統的一機多用，需要一整套係統解決方案，其中的動力輸配係統有節能空調機房、室內末端輸送設備（采用地暖分集水器）、水力平衡分配器、多功能水箱等。地源熱泵空調係統的優點是：機械運動部件較少，維護費用低，其大部分部件不是埋在地下便是安裝在室內，從而有效避免了室外惡劣天氣的影響；機組緊湊、節省空間；自動控製程度高，可無人值守。
地源熱泵係統的大部分能量來自於天然能源，其裝置的運行沒有任何汙染，不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣，環境效益顯著，是一種理想的“綠色空調”，被認為是目前對環境最友好和最有效的供熱、供冷係統。該係統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用，可建造在居民區內，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料和廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。該係統可廣泛應用於辦公樓、賓館、學校、醫院、商場等建築內，更適合於別墅住宅的采暖、空調。
8.6地熱明天更輝煌
我國地熱資源潛力巨大，截至2010年，我國直接使用地熱資源量為8898兆瓦，排名世界第二。供暖和製冷方麵，常規地熱能供暖麵積達到3500萬平方米，淺層地熱能供暖和製冷麵積達到1.4億平方米。地熱發電方麵，裝機容量25兆瓦。全國主要盆地常規地熱資源儲量折合標準煤8530億噸，年可利用量折合標準煤6.4億噸，可減少排放二氧化碳13億噸。全國地級以上城市每年淺層地熱能資源量折合標準煤95億噸，年可利用量折合標準煤35億噸，可減少排放二氧化碳5億噸。另外，大於3000米的增強型地熱資源，折合標準煤860萬億噸。
我國的地源熱泵技術利用水平已經排到世界第三。盡管如此，目前我國在地熱能利用上依然與世界上一些國家，如美國、德國等存在差距。這些國家地熱能的迅猛發展，離不開良好的政策激勵和先進技術作為支撐。
以美國為例，該國先後出台《國家能源政策法》《21世紀清潔能源的能源效率與可再生能源辦公室戰略計劃》《能源戰略計劃》等法律法規支持地熱發展，在稅收減免、貸款擔保、專項資金支持和關鍵技術研究等方麵也給予大力支持。在這些政策的支持下，美國的裝機容量達到3093兆瓦，位於世界第一。而德國政府通過頒布《可再生能源法》，以法律的形式推進地熱能源等可再生資源的開發利用。政府通過“聯邦市場激勵計劃”籌集資金對地源熱泵等項目予以資助，而且環保部也投入大量經費用於地熱能研發。多重優惠政策的扶持和推動，使得德國在地熱資源不好的條件下也取得了較大發展。
冰島被譽為“冰火之國”，冰川與火山並存，地上冰川覆蓋，地下熱流滾滾。自1975年以來，冰島就確定了自己的新能源發展方向——大規模使用地熱能資源。由於決策正確，現在已是成就斐然：全國約90%居民利用地熱取暖，約1/3的電力來自地熱發電廠，石油進口大幅下降。與燃燒石油或燃煤相比，利用地熱資源時的二氧化碳排放量微乎其微，冰島的溫室氣體排放量提前幾十年就已達到了國際標準。
地熱利用存在著可持續性的問題，隨著地熱資源利用領域的拓寬和社會需求的增加，給人們的生活帶來越來越多的好處，但是人們對地熱資源的綜合利用價值和產業化開發利用的意義認識不足，將地熱混同於一般的礦產資源或水資源。一些地熱資源豐富的地區未能建立有自己特點的地熱產業，使寶貴的地熱資源開發停留在低層次、低效益的水平上，且資源浪費現象嚴重，相當一部分地區天然的溫泉沒有充分利用，被白白浪費；一些開發商對地熱資源的特點認識不清，造成地熱資源得不到合理開發和有效保護。為實現可持續開發利用的目的，在開發中，要采取行之有效的措施，建立資源利用中心的高效低耗體係，要積極推廣應用高新技術與設施，提高地熱開發的科技含量，發展節約型、效益型的開發利用模式，努力提高地熱利用率，減少資源浪費，使地熱創造更大的社會、環境、經濟效益。
地熱資源的開發利用可能產生的環境問題是多方麵的，主要有水汙染、熱汙染、空氣汙染、土壤汙染、地麵沉降等。地熱開發利用過程中，必然向大氣和水體排放大量的熱量，造成周圍的空氣或水體溫度上升，影響了周圍環境和生物的存活生長，破壞了水體的生態平衡；地熱資源的開發利用過程中，熱流體中所含的各種有害氣體和懸浮物將排入大氣中，造成空氣汙染；含鹽量較高的地熱水排入農田將侵蝕土地、破壞植被，會造成嚴重的土壤板結和鹽堿化，同時地熱水中，不同程度的含有氧、鈾及釷等放射性元素，對人體健康有不同程度的危害；長期地熱流體開采而不回灌，將導致地麵的沉降和水平位移。所以，地熱開發利用過程中引起的環境問題是不容忽視的，對於這些問題我們隻要正確認識，給予必要的重視，且積極、認真的研究，采取各種有效的技術措施，嚴格監測和防治，是可以解決和控製的。
雖然地熱在發展中遇到了一些問題，但是地熱能的前景也是很光明的。據2005年土耳其世界地熱大會統計，2004年全球直接利用地熱能達72622吉瓦時，比2000年增長了40%。按用途劃分，熱泵占33%，洗浴遊泳和療養占29%，供暖占20%，溫室占7.5%，工業占4%，養殖占4%，其他用途2.5%。2004年全球直接利用的地熱能相當於每年節約了11232億桶，即1840萬噸石油；同時，減少CO2排放量5933萬噸，社會、經濟及環境效益顯著。
我國地熱能的發展預測：根據我國地熱開發利用現狀、資源潛力評估和國家、地區經濟發展預測，地熱產業將目標任務規劃為初期、中期、遠期三個階段。
初期目標與任務：第一，高溫地熱發電主要在羊八井地熱電站，對現有地熱發電裝備進行完善、優化。第二，地熱采暖達到950萬平方米，主要在京津地區、京九沿線的山東西部、鬆遼盆地的大慶地區，完善、優化已有地熱供熱工程，選點建立示範區。
中期目標與任務：第一，高溫地熱發電裝機達到40~50兆瓦，主要在西藏羊八井開發利用已有深部高溫熱儲，積極建設西藏羊易地熱電站；在滇西騰衝高溫地熱田力爭完成250℃以上1~2口地熱生產井施工，發電潛力12兆瓦以上。第二，地熱采暖達到1500萬平方米主要在京津冀，京九沿線的山東西部、鬆遼盆地的大慶地區，建立地熱示範區。單井地熱采暖達10萬~15萬平方米，單個地熱采暖區50萬~100萬平方米。在已開發的地熱田建立生產回灌係統。
長期目標與任務：第一，高溫地熱發電裝機達到75兆～100兆瓦，主要藏滇高溫地熱勘探開發200～250℃以上深部熱儲。力爭單井地熱發電潛力達到10兆瓦以上，單機發電10兆瓦以上。第二，地熱采暖達到2200萬~2500萬平方米，主要在北方京津冀地區、環渤海經濟區、京九產業帶、東北鬆遼盆地、陝中盆地、寧夏銀川平原地區發展地熱采暖、地熱高科技農業，建立地熱示範區。單井地熱采暖工程力爭達到15萬平方米。
隨著石油、天然氣和煤炭資源的可采儲量日益減少及價格不斷上漲，世界各國皆加大了地熱能這一綠色可再生能源的勘查和開發利用力度。在資源匱乏的今天，地熱能已成為代替常規能源的穩定能源之一。總之，地熱能由於其可再生性，且蘊藏量大，使用過程不會對地球環境產生危害，長遠來看，它必將可以作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源之一。地熱能利用技術的發展將會給人類以新的生機，使人類摒棄傳統的破壞環境的發展方式，還地球以綠色。