地源热泵(GSHP)技术作为浅层地热能资源在建筑空调应用的主要途径,近些年来在国内发展迅速。由于该技术的地域性特点,有必要对其在重庆地区应用的适宜性及应用效果进行研究。首先重庆地区地下岩层构造主要是以砂岩、泥岩为主的基岩地质条件,不同于平原地区的均质土壤,其在地温分布特性及岩土热物性等方面存在特殊性;其次重庆地区处于典型的夏热冬冷地区,一般空调系统的累积冷负荷远大于累积热负荷,常规GSHP系统的应用存在地下热堆积问题。本文主要针对于这两个问题从地下换热到地上空调开展了一系列相关的研究。首先,本文分析了重庆基岩地质条件下热响应测试持续时间对岩土导热系数测试结果的影响。根据对实测数据的分析,分别获取了该地质条件下单U和双U工况下适宜的测试持续时间以及数据处理时应舍弃的初始小时数。其中,测试持续时间分别宜达到60h和50h,舍弃的初始小时数分别不宜超过20h和10h。此外,还对连续两次热响应测试间隔时间较短,导致第二次测试时地温未完全恢复至初始地温的问题进行了研究。将线热源叠加法用于第二次测试数据的分析处理,并和采用常规线热源拟合方法处理的结果进行对比,结果表明线热源叠加法对解决该问题有很好的适用性。其次,本文通过在GSHP系统的埋管区域建立地温监测系统,在GSHP系统投入使用前,获取了原始地温场在时间和空间上的分布,明确了重庆地区地下温度全年的周期性变化规律和幅度,以及地温随深度的变化规律,并据此划分出了变温带(0~15m)和恒温带(15m以下)。然后从理论上分析了地下温度场的形成原因,并通过数值模拟的方式对其进行了验证。在GSHP系统投入使用后,分析了地下温度场所发生的变化。监测结果显示,由于空调系统的冷负荷大于热负荷,导致地温呈波动上升的趋势。但由于地层的不均匀分布,导致不同深度的地温变化幅度不同。随后根据实际地层分布,建立了非均质的钻孔埋管模型,并通过CFD模拟热响应测试工况,分析了地温变化所受到的岩土导热系数分布的影响。另外,对该GSHP系统的运行特性进行了监测分析,测试参数包括进出水温度、运行功率和能效比等。测试得到的2013年和2014年的系统季节平均制冷能效比分别为3.01和2.91,系统供热能效比为2.59。分析得出由于地下热堆积引起的地温上升,使系统的制冷性能存在衰减。通过TRNSYS软件建立了该GSHP系统模型,并通过对比埋管出水温度和地温变化幅度对系统模型进行了验证。然后使用该模型模拟了系统运行20年的性能表现,结果表明系统性能衰减严重。最后,针对该地源热泵系统存在的地下热堆积问题,对其进行冷却塔辅助散热分析,发现冷却塔在第3年开启,且辅助冷却比例为30%时,系统运行20年的总能耗最低。在该设计优化的基础上,确定了ΔT=6℃和To/Tc=30/28℃分别为该系统的冷却塔的开启采用温差控制和定温控制方案的最佳参数。文章最后还提出了冷却塔过渡季节进行地温主动恢复的运行方案,以及冷机辅助的混合式地源热泵系统配置,并通过TRNSYS模拟的方式论证了这些辅助运行方案的运行效果及可行性。