地源热泵以其良好的节能性和环保性,在欧美等国家受到极大的重视,但中国尚缺乏有关地源热泵的一些基础性的研究.因此,针对某些问题开展一些深入的探讨既有理论价值,又有重要工程实用价值.该文出于这一目的,对地源热泵系统垂直U型地下换热器、套管换热器和整个热泵机组展开理论研究,以期得到地源热泵系统的运行特性.该文通过理论分析,建立了垂直地下换热器的传热模型,同时考虑径向和轴向二维导热,分析了埋管材料、管内流体流速、回填土和土壤导热性能以及系统不同运行工况等各种因素对地下换热器传热性能的影响,此外还简单考虑土壤发生冰冻等现象对地下换热性能的影响,为正确设计地下换热器和进一步研究系统优化、参数匹配等提供了基础数据和理论指导.结合已有的通过水箱法模型建模得到的热泵机组动态数学模型,把它与地下换热器动态数学模型相关联,构成地源热泵机组性能模型,可以用于模拟地下换热器出口水温变化和土壤温度变化以及地源热泵机组冬夏季运行工况下机组制热量(制冷量)和所耗功率.由于地源热泵是一种新型的空调系统,该文的最后通过一个别墅实例,把地源热泵和传统的空气源热泵在设计、初投资费用和运行费用方面作了一个简单的比较,为地源热泵的推广应用提供了理论依据.