摘要：土壤源热泵具有环保、节能以及可持续等优点。本文对土壤源热泵系统中垂直U型地埋管的传热性能进行实验和数值模拟,分析进口温度、流速、土壤物性等因素对埋管传热性能的影响规律。通过实验研究土壤、加入锯末以及保水剂聚丙烯酰胺(PAM)的土壤的热物性变化规律,并为数值模拟提供基础数据。并在自行搭建的垂直U型地埋管换热实验台上进行地埋管传热性能研究,揭示U型管入口水温、入口流速、回填材料等因素对U型管地埋管传热性能(换热系数及其准则方程式、土壤中温度分布)的影响规律。实验结果表明,回填土加入锯末时,热流量较原土略为减小。在雷诺数4656-7760范围内,加入锯末后的热流量平均减小了7.3%左右。回填土加入PAM后热流量与原土回填相比略有提升。在雷诺数3104-6208区间内,加入PAM使热流量与原土回填相比平均提升了37%。锯末的加入使土壤导热系数平均降低了15.2%,使土壤的比热平均增加了7.5%,使土壤的导温系数平均降低了16.3%。PAM的加入对低含水量下的土壤导热系数影响不明显,对含水量20%以上的土壤,导热系数平均提高了11.8%。对含水量20%以上的土壤,PAM使导温系数平均提高了12.5%。PAM的加入对土壤比热影响不明显。对上述U型地埋管三维非稳态换热特性进行数值模拟,模拟结果与实验数据进行对比吻合较好,进一步分析回填材料、U型管入口水温、入口流速等因素对竖直U型管地埋管传热性能的影响规律。模拟结果表明,入口温度30℃,随着雷诺数从3000增大至11000,进出口温差降低了0.2。C。回填材料导热系数从0.5W/m.K增大至2.5W/m·K,U型地埋管的热流量增大了122W,提高了1.8倍。