地源热泵在经过多年的发展后成为相对成熟的技术,对地源热泵的研究越来越受到重视,相关的研究从多个角度开展。目前地源热泵的研究并没有完善,在土壤分层渗流、回填材料物性、支管间热干扰等方面的研究尚有不足。地源热泵是利用浅层地热能的节能高效空调系统,以土壤为低位冷热源通过热泵提升从而实现夏季供冷和冬季供暖。因此,研究地埋管换热变化规律、提高地埋管换热性能、减小支管间热干扰成为地源热泵研究的重点。影响地埋管换热的因素有很多,首先是地埋管所处区域的地质条件,当地埋管处于渗流区,渗流参数成为影响地埋管换热的一个重要方面;其次,回填是地埋管施工过程中的一个重要步骤,地埋管与回填材料直接进行热交换,回填材料物性是影响换热的重要因素;系统内部运行参数影响着地埋管多个方面,也是影响地埋管换热的重要因素。本文以地缘热泵系统中的垂直单U型地埋管为研究对象,研究了渗流参数、回填材料物性、系统运行参数等方面的因素对地埋管换热性能的影响。基于热相似理论搭建土壤分层渗流实验台,建立了土壤分层渗流的地埋管数值计算模型,验证了数值计算模型的正确性。确定地埋管换热评价指标,采用数据拟合的方式确定影响因素与出口水温的函数关系式,推导出地埋管换热评价指标的函数表达式,定量分析了渗流参数、回填材料物性、系统运行参数等方面影响因素对地埋管换热的影响规律。在分层渗流数值计算模型的基础上,建立全年换热数值计算模型,计算分析了渗流温度对地埋管全年换热性能的影响。首先基于热相似理论和达西定律,建立了分层渗流换热实验台,并对实验台中土壤的物性参数进行实测和推导计算,获得土壤的物性参数。根据实验台的物性参数与尺寸,建立了完全相同的数值计算模型。对比实验台与数值计算模型中的进出水温度与土壤温度,验证分层渗流换热模型的正确性。以单位延米换热量为地埋管换热性能的评价指标,以热短路不平衡系数为支管间热干扰的评价指标,定义影响度为因素的影响能力评价参数。查阅已有文献和规范,确定各影响因素的变化取值和基础取值。在数值计算模型的基础上,计算分析了影响因素对地埋管换热的影响规律。采用数据拟合方式确定影响因素与地埋管出口水温的函数关系式,并结合单位延米换热量、热短路不平衡系数等换热评价指标与出口水温的函数关系式,推导出换热评价指标与影响因素的函数关系式。通过换热评价指标与影响因素的函数关系式求得换热评价指标对影响因素的一阶导数,确定影响因素对换热评价指标影响度的函数表达式。根据数值计算结果分析影响因素对地埋管换热性能、支管间热干扰、土壤温度分布的影响变化关系;在影响度表达式的基础上分析影响因素对地埋管换热性能、支管间热干扰的影响能力随影响因素自身、运行时间的变化规律。在回填材料物性中,影响因素有回填材料孔隙率;在渗流参数中,影响因素有渗流速度和渗流温度;在系统运行参数中,影响因素有管内流速、进口水温、运行开停比。通过实验台模型的渗流层物性参数,还原实际边界尺寸模型,建立全年运行换热模型。以单位延米换热量、全年累积换热量和土壤温度分布为参数,分析了渗流温度对地埋管全年换热的影响规律。文中就影响因素对地埋管换热影响的变化情况进行了分析。以上结论对于评价地埋管换热器换热性能和支管间热干扰,以及为相应工程提供初步预测和指导有一定的参考价值。