过量碳排放导致全球气候变化,全球气温上升和和空气污染问题成为21世纪人类最大的挑战之一。地源热泵技术是降低建筑碳排放、实现绿色建筑最具发展潜力的技术。为克服传统地源热泵技术的缺点,诞生了一种新型垂直埋管地源热泵系统-能源桩,即将地源热泵的换热管置于建筑桩基内,通过换热管和循环液使得上部建筑和浅层地热之间发生热交换,从而达到制冷和供暖目的。目前,能源桩在应用和推广中所面临的主要问题是混凝土的低导热性严重制约了能源桩与周围土体间的热交换效率。为有效提高能源桩的换热效率,本文提出了一种掺加碳化硅的高导热混凝土能源桩,采用室内模型试验研究与理论分析相结合的手段,对高导热混凝土能源桩的换热性能进行了深入研究。主要研究工作如下:（1）开展了高导热混凝土配合比的研究,选取碳化硅材料作为导热增强材料进行混凝土配制,以水胶比、碳化硅掺量和减水剂掺量作为高导热混凝土配合设计参数,采用三因素三水平正交试验方法进行了配合比试验研究。结果表明:碳化硅的掺入可以有效提高了混凝土的导热系数,当碳化硅掺量由0提高至15%时,混凝土导热系数提高了大约105%,为2.36W/m·K;影响混凝土导热系数的主要因素为水胶比和碳化硅掺量,其中,各因素对其导热特性影响排序为碳化硅掺量>水胶比>减水剂掺量。此外,在保证混凝土力学性质的前提下,从提高混凝土导热性的角度出发对配合比进行了优化,建议采用组合,即水胶比为0.44,减水剂掺量为0.3%,碳化硅掺量为15%。（2）进行了碳化硅高导热混凝土导热机理的研究,首先分析了混凝土导热系数预测模型,然后对试块进行了微观试验分析。结果表明:并-串联模型可以较好的对碳化硅混凝土的导热系数进行预测;混凝土导热特性受孔隙率影响较大,孔隙率越小,混凝土导热系数越大。（3）开展了碳化硅高导热混凝土能源桩热响应的单元桩体试验,详细研究了能源桩的桩身材料、运行方式及桩周土饱和度对能源桩换热性能的影响。研究结果表明:采用碳化硅高导热混凝土制备能源桩能显著提高能源桩的换热效率,其每延米换热量要比普通混凝土能源桩提高了大约20%;能源桩的间歇运行模式也可有效提高能源桩的传热效率;能源桩在非饱和土中的工作效率会随着土体饱和度的增大而增加。当粉土从干燥到饱和时,能源桩的每延米换热量提高了约82%,当粉砂从干燥到饱和时,能源桩的每延米换热量提高了约90%。（4）开展了能源桩传热模型的数值模拟研究,分别建立了能源桩线热源模型、空心圆柱热源模型、实心圆柱热源模型以及换热管内壁恒定温度模型,并对高导热混凝土能源桩单元体试验结果进行了模拟计算。结果表明:传统的恒热源模型分析单元桩体换热特性误差较大,而考虑换热管内壁恒定温度模型能够较好的对能源桩单元体试验进行模拟。