我國著名熱工專家吳仲華先生指出：“溫度對口，梯級利用”，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某種設備將其品位提升到供暖熱源所需品位，這種設備就是熱泵。
（1）熱泵
熱泵是把低品位熱能提升到高品位熱能的設備。就像一樓工作的工人不能完成十樓的工作，通過電梯把工人送至十樓提高勢能，工人就能完成像一樓同樣的工作。電梯只能完成勢能的提高而與工人的工作無關。
低品位熱能隨處可見，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。冰箱的內部需要冷就必須把冰箱內的熱搬出來，因此當冰箱工作時冰箱外的散熱器就會熱起來。這一過程就是由熱泵來完成的。
熱泵主要由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四部分組成。工作原理參看圖1：
當熱泵工作時，通過蒸發(fā)器的低壓液體工質吸收低品位熱源的熱量而蒸發(fā)成氣體工質，氣體通過壓縮機壓縮成為高溫高壓氣體工質，高溫高壓氣體通過冷凝器釋放熱量給負載后變成高壓液體工質，高壓液體工質經(jīng)膨脹閥減壓后變成低壓液體工質，低壓液體工質經(jīng)蒸發(fā)器再次吸收低品位熱源的熱量而蒸發(fā)……如此反復循環(huán)達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。
一般說來，壓縮機每消耗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。
