地源热泵是一个广义的术语，它包括使用土壤、地下水和地表水分别作为热源和冷源的热泵系统，故也称为土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统。
    由于地下水和地表热泵系统的应用在一定程度上受到地理条件及资源保护的限制，所以土壤源热泵系统最具发展潜力。而地下埋管换热器的长期稳定换热效果一直是土壤源热泵技术的难点，同时也是该项技术研究的核心和应用的基础。
    换热器的埋设方式可以是水平式和垂直式，结构方式有串联式合并联式，它们各有自己的使用范围。水平埋管通常是浅层埋设，开挖技术要求不高，初投资 低于竖埋管，但因埋管教浅需要较长的管子来适应季节变化时土壤温度和湿度的改变。故对于同一系统水平式较垂直式占地面积大，开挖工程量大。垂直埋管地源热泵系统埋地比较深，工程成本相对较高，较适合于用地紧张的城市。鉴于这两种埋管形式各自缺点，本文结合二者优点的换热器埋管形式—-热管加水平埋管换热器。
2、利用热管提高水平埋管换热器换热效能的原理
    众所周知，热管是最有效的传热原件之一，它可以将热量通过其很小的截面有效地传输而无需外加动力。我国自20世纪70年代初，就开始了热管的传热性能研究以及热管在电子器件冷却及空间飞行器方面的研究。热管的结构如图1所示，将圆筒形金属容器内部抽成真空减压后注入适量的工作介质蜜蜂、在金属容器内壁上衬有一层称之为吸液芯的多孔质材料不。若将这种容器的一端从外部加热，则内部封入的工作介质即汽化，产生的蒸汽由于压力差而向另一端移动。蒸汽向没有加热的冷端移动后又变成冷凝的液体，再由吸液芯的毛细管作用或重力作用向加热端返回，这样，内部封入的工作介质 在一端从液体向气体转化；另一端又从气体向液体转化进行“相变”作为“泵”的驱动液进行循环。这种“相变”时吸收的“汽化潜热”可利用很小的温差从一端到另一端，从而得到热传递及温度均一化的效果。如图1所示，工作介子蒸发的一端为蒸发段，冷凝的一端为冷凝段，二者之间为绝热段。从热管的原理可知，利用热管来提高地下埋管换热器的效能是可行的。首先，土壤是热的不良导体，当把热管直接插入地下时，土壤自身就是很好的绝缘材料，为绝热段提供了天然的屏障。同时，土壤的不同埋深提供了热管中工作介质相变时所需的温度驱动力，这样，热管就可以源源不断地将热量由热管的一端输送到另一端，使水平埋管换热器周围的土壤温度场恒定。

3、热管对水平埋管换热器的影响
   在获取同等热量的情况下，水平埋管的传热面积要比深层垂直埋管的传热面积大，这是因为浅层土壤的温度比较低，传热温差比较小的缘故。担当在水平埋管换热器的土壤附近插入热管后，利用热管两端土壤的温度差驱动热管工作时，热管一端土壤的热量传到了水平埋管附近的土壤中，使水平埋管换热器附土壤的温度升高，增大了水平埋管与土壤间换热温差的效果，在一定程度上减小了水平埋管换热器的传热面积。但必须指出，水平埋管换热器传热面积的减小是有限的。因为，安装热管之间土壤的温度改变也不会很大，根据Q=KF⊿t可知，在同样的热负荷、同样的传热系数情况下，如果温差变化很小，传热面积是难以改变的。但在水平埋管附近的土壤温度场变化会很小，这时，就可以减小水平埋管换热器盘之间的水平间距，这样水平埋管换热器的占地面积就会大大减少，这就解决了水平埋管换热器应用时的首要的限制条件。
    同时，在采用了水平埋管换热器的地源热泵中，刚开机时，由于土壤的热惰性，土壤热不能及时地提供给载冷剂，致使 其温度急剧下降，导致换热器换热能力急剧下降，热泵运行工况不稳定。当插入热管后，利用热管的等温特性，可以及时地祢补土壤的热惰性造成的土壤温度的变化，使热泵机组稳定运行。
4、利用热管提高水平埋管换热器换热效能的关键技术

1. 热管与水平埋管的埋设方法

    这里的水平埋管与普通的水平埋管没有任何区别。水平埋管的地热换热器可以采用水平单管、水平双管、水平四管和水平六管、水平螺旋状、扁平曲线状各种形式。换热器埋设在防冻层以下，一般设置在1—2米深的地沟内。热管则分布在地热换热器的轴心位置，在埋设水平换热器之前，采用桩埋管的形式打入地下。由此可见，在水平埋关中加入热管，工程量增加并不多。水平埋管换热器与热管的连接如图2所示。
（2）热管的选择
    热管经过人们多年的研究已经是一项比较成熟的技术，热管工作的温度范围可以达到—60~2300℃。因此，对于水平埋管中所采用的热管，需要考虑它所工作的土壤温度和土壤的腐蚀性。由于水平埋管为浅层埋管，温度比较低，有时还会发生波动，这就要求热管工质的工作温度必须涵盖住-10`－30℃的区域。常用热管的工作介质有氨、乙烷、丙酮、乙醇等。与其相容壳体材料可以采用铜、不锈钢、低碳钢等不易于土壤发生反应的材料。
5、利用热管提高水平埋管换热器换若效能的应用分析
    根据热管与水平埋管的埋设方式可以知道，在水平埋管换热器的土壤中插入热管，主要增加的是热管自身的价格，而投资的增加额取决于热管的类型。根据管材的不同，热管成本价格也有所不同。有关资料表明，热管的成本价格大致在30-60元／m之间。参考双层水平埋管的深度，热管的长度一般在2m左右就足够了。则每根热管的成本价格大约在60-120元／m。
    水平埋管的地热换热器单位管长的传热量夏季为50Ｗ／m,冬季为30ｗ／m。采用水平埋管换热器的地源热泵系统初投资大约在120-160元／m左右。对竖直埋管换热器，单位面积的初投资为135-260元／m。
    以北方地区建筑面积为100㎡的建筑为例，设冬季单位面积热负荷为60Ｗ／㎡，夏季单位面积冷负荷为150ｗ／㎡，则建筑的夏季总负荷为15ｋｗ，冬季总负荷为6ｋｗ，由此计算出的地热换热器的埋管长度为300ｍ。设水平埋管的埋管间距为1.5ｍ，则水平埋管的占地面积为300㎡，总投资为1.6万元。加入热管后，设定水平埋管之间的间距减少为1ｍ，它所需要的热管根数为37根，成本总价格为0.37万元，水平埋管的占地面积为225㎡。则加入热管后的水平埋管地源热泵初投资为1.97万元。由此可见，加入热管后的水平埋管地源热泵初投资只比水平埋管地源热泵增加了18％，占地面积却减少了25%。因此，从经济的角度来考虑，利用热管提高水平埋管换热器的效能也是可行的。