土壤源热泵是一种节能、环保、高效利用可再生能源的“绿色”空调新技术,在我国建筑空调和生活热水系统中发挥着越来越重要的作用。竖直U型地埋管换热器由于其占地面积少、适用范围广、换热效率高、性能稳定等优势,目前已成为应用最广泛的一种埋管形式。本文首先针对以珠三角地区为代表的华南地区的气候和土壤条件,建立了土壤源热泵热水系统,并在该系统基础上搭建了实验平台,并在连续、间歇运行工况下,通过测量U型地埋管换热器管内循环液的进出口温度及周围土壤温度变化,对土壤源热泵的运行特性及U型地埋管换热器的换热性能进行了实验研究,并根据搭建的实验平台利用FLUENT软件建立了竖直单U型地埋管换热器三维非稳态传热模型进行传热分析。主要研究结果如下：利用建立的三维传热模型模拟了土壤源热泵在连续运行48小时工况下的U型地埋管换热器的出口温度、单位井深换热量进行了数值模拟。结果发现：出口温度的模拟值与实测值的最大相对误差为13.3%(偏差为2.5℃),而平均相对误差为4.82%,这在工程允许的范围内,验证了模型的正确性,同时还对模拟得到的土壤温度场分布进行了对比分析。利用上述模型对土壤源热泵采用启停比为14：10(连续运行14小时,停机10小时)的间歇运行工况下进行了数值模拟。结果显示：U型地埋管换热器出口温度的模拟值与实测值的偏差随时间的推移而逐渐减小,说明该模型的计算精度随时间的增加而逐渐提高。运用建立的三维传热模型,研究了不同管内循环液进口流速、进口温度、不同回填材料及不同管材对土壤温度场及U型地埋管换热器换热性能的影响。研究结果对土壤源热泵的运行和设计参数的选择具有一定的参考价值。