近年来,伴随国家经济和社会发展,我国能源消耗量急剧上升,能源危机和环境污染问题亟待解决。这其中,建筑产业是能源消耗巨头,尤以公共建筑最高。建筑耗能主要用于采暖、空调、通风等,以保持室内舒适的环境。为响应国家节能减排的号召,使用可再生能源作为冷热源的采暖空调系统成为主流方式。土壤-空气换热系统是一项利用地下浅层土壤热量对流经地埋管的空气进行加热或冷却的新型技术,系统换热可靠、运行成本低、节能效益好,具有广阔应用前景。其换热能力和节能效果与系统设置有直接关系,因此研究系统的性能影响因素及进行节能评估具有重要意义。首先本文列举了典型土壤热物性参数对土壤温度的影响,推导了土壤原始温度场计算公式,计算出哈尔滨市浅层土壤原始温度分布,具体阐述了土壤温度变化特性及影响因素,并对地埋管内空气的加热过程进行分析。其次,建立空气与地埋管壁面间传热的数学模型。通过对物理模型进行合理简化,建立空气与壁面及周围土壤的三维非稳态换热模型。在Fluent软件中进行模拟计算,详细阐述了湍流模型、求解器、模型几何高度的选择及验证,介绍了边界条件的设置。基于前人对哈尔滨市土壤-空气换热系统的实测数据对模型进行验证,模拟与实验结果误差在15%以下,满足要求,证明了物理模型及计算设置的准确性与可靠性。随后,开展土壤-空气换热系统的影响因素模拟研究。应用所建立的换热模型,详细计算了地埋管管长、管径、管道埋深、管内风速、进口空气温度等因素对系统出口空气温度、升温幅度和换热效率的影响,分析了系统运行策略对出口空气温度及土壤温度场的影响。证明了埋深、管长和运行策略为土壤-空气换热系统性能的主要影响因素。实际中应根据工程需求合理选择各项参数,哈尔滨地区以埋深6m,管长50-150m为宜。最后,通过对系统在典型工作日运行性能的模拟计算,分析了系统在供热季的能量收益情况。基于哈尔滨市松北区某实际工程项目,将土壤-空气换热系统供热方案与其他方案进行对比,证明了土壤-空气换热系统在经济和节能方面都有较大优势。目前针对土壤-空气换热系统在严寒地区应用的研究较少,本课题通过分析系统换热性能的影响因素和经济节能性,为哈尔滨地区应用土壤-空气换热系统提供理论依据和参考。