تعتبر أنظمة مضخات الحرارة التي تعتمد على مصدر المياه ومصدر الأرض أنظمة تكييف هواء موفرة للطاقة تستخدم موارد الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة تحت الأرض (المعروفة أيضًا بالطاقة الحرارية الأرضية، بما في ذلك المياه الجوفية أو التربة أو المياه السطحية) للتدفئة والتبريد.
تستغل أنظمة مضخات الحرارة من مصادر المياه والمصادر الأرضية موارد الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة تحت الأرض (مثل المياه الجوفية أو التربة أو المياه السطحية) لتوفير التدفئة والتبريد بطريقة موفرة للطاقة. من خلال إدخال كمية صغيرة من الطاقة الكهربائية، ينقل النظام الطاقة الحرارية من مستوى درجة حرارة منخفض إلى مستوى درجة حرارة مرتفع. في الشتاء، تعمل الطاقة الحرارية الأرضية كمصدر للحرارة للتدفئة؛ وفي الصيف، تعمل كمصدر تبريد لتكييف الهواء. تستهلك الوحدة 1 كيلو وات من الطاقة لإنتاج أكثر من 4 إلى 5 كيلو وات من سعة التبريد/التدفئة. من خلال استخلاص الطاقة من مصادر تحت الأرض، لا ينبعث من النظام أي غازات مهدرة أو مياه صرف صحي أو بقايا نفايات إلى البيئة، مما يجعله حلاً مثاليًا "لتكييف الهواء الأخضر". يمكن تطبيقه على نطاق واسع في المباني المكتبية والفنادق والمدارس والمهاجع والمستشفيات والمطاعم ومراكز التسوق والفيلات والمباني السكنية وغيرها من المجالات.
تعد تقنية مضخات الحرارة من مصادر المياه والأرض حاليًا واحدة من أكثر طرق التبريد والتدفئة كفاءة في استخدام الطاقة في أنظمة تكييف الهواء، مما يجعلها خيارًا شائعًا. وتدعو الحكومة الصينية بقوة إلى استخدامها، ووفقًا للوائح السياسة، يمكن للمباني التي تعتمد هذه التكنولوجيا الحصول على دعم سياسة الحكومة من خلال التقدم بطلب إلى الحكومة المحلية، مع تخفيضات أو إعفاءات من رسوم البناء الإضافية تتراوح من 140 إلى 200 يوان للمتر المربع.
اعتمادًا على الوسائط المختلفة لاستخراج الطاقة، يمكن تصنيف أنظمة المضخات الحرارية من مصدر المياه والمصدر الأرضي إلى ثلاثة أنواع:
نظام المياه الجوفية (نظام المياه الجوفية المفتوح "المياه الآبار"):
يمتص هذا النظام الحرارة من المياه الجوفية أو يطلقها لتحقيق التدفئة أو التبريد في المباني. وتكمن الميزة الأكبر لهذا الحل في أن درجة حرارة المياه الجوفية تظل ثابتة، وعادة ما تتراوح بين 10 و16 درجة مئوية، وهو ما يمكن أن يقلل من الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل. وعادة ما يتم تطبيق أنظمة الحلقة المفتوحة في المناطق الساحلية حيث تسمح ظروف التربة بإعادة حقن المياه في طبقة المياه الجوفية من خلال آبار التغذية.نظام الأنابيب المدفونة في التربة (نظام الطاقة الحرارية الأرضية ذو الحلقة المغلقة):
يتم وضع المبادلات الحرارية (الأنابيب) في التربة لتبادل الحرارة مباشرة مع التربة. في الشتاء، تقوم بتزويد الوحدة بالحرارة؛ وفي الصيف، تمتص الحرارة التي تفرزها الوحدة. يتم تثبيت الحلقات الرأسية عن طريق حفر ثقوب رأسية في التربة وتركيب أنابيب البولي إيثيلين فيها. تتضمن الحلقات الأفقية وضع المبادلات الحرارية (الأنابيب) على عمق 1.5 متر تحت سطح الأرض. تعمل كل من الحلقات الرأسية والأفقية على استخراج أو إطلاق الحرارة من التربة.نظام المياه السطحية (نظام تدوير المياه السطحية أو مياه البحيرة):
يستخدم هذا النظام موارد المياه السطحية مثل الأنهار والبحيرات والبحار وما إلى ذلك، عن طريق تركيب أجهزة تبادل حراري في الماء لتبادل الحرارة. يتم تركيب أجهزة تبادل حراري مغلقة الحلقة في البحيرات أو غيرها من المسطحات المائية بالقرب من المبنى لتوفير الحرارة أو إطلاقها للمبنى. يجب أن تكون أجهزة تبادل الحرارة لطيفة من الناحية الجمالية وسهلة التصريف. يعد حجم وعمق البحيرة أمرًا بالغ الأهمية، ويتطلب حسابات دقيقة لضمان قدرة مياه البحيرة على تلبية احتياجات المبنى من التبريد والتدفئة.