随着社会的不断发展进步,人类对能源的需求越来越大,从而导致能源危机。地源热泵系统是一项以节能和环保为特征的,有利于可持续发展的供热和空调的先进技术。本文针对一栋医院建筑采用地源热泵与消防水池或与冷却塔联合运行的两种混合式系统,研究其运行特性及建筑节能的效果。通过地源热泵与消防水池联合运行和地源热泵与冷却塔联合运行这两种方案的对比,分别从技术经济性、系统设计能效比等方面分析了系统的节能效果,得出在本文的研究条件下,地源热泵与冷却塔联合运行的方案有较好的节能效果。本文通过对RC医院地源热泵系统工程实例的负荷特性分析,运用地源热泵系统的设计方法,提出了地下埋管系统的分区调节,满足土壤恢复原始温度的需要,保证土壤作为冷热源的可持续利用。本文接着研究了土壤的温度分布特性,从理论上分析了土壤的传热特征,推算出土壤原始温度的温度分布规律;按照无限大平壁的传热模型进行理论计算,在地面以下10米左右温度基本趋于稳定状态。在RC地区,在夏季,相对与测试井0来说,地下温度的变化范围为[-1.45%,1.2%];在冬季,地下温度的变化范围为[-0.92%,0%];没有超出实测系统的误差范围。实测结果与理论一致:在10米以下的范围内,温度基本保持稳定,夏季大约21.3℃,冬季大约18.5℃。在冬季半负荷情况下,通过对测试井3的测试,该地下换热器的进出水温差平均为0.2~0.3℃;总流量为276m3/h的情况下,平均每个地下U形管单孔供热能力平均值为5W/m,共计191.2kW;而水泵能耗就达30kW,能效很低。在冬季全负荷情况下,通过对测试井3的测试,地下29m深度处,地下土壤平均温度为18.10℃,比低负荷状态下的地温也要略低,主要是由于整个土壤受到建筑热负荷的增加,而向土壤吸收热量增大的缘故。地下换热器的总流量为228m3/h,进出水温差平均为0.5℃;平均每个地下U形管单孔供热能力平均值为7W/m,共计133.84kW;而水泵能耗30kW,能效仍然很低。在过渡季节,空调基本不使用,对地下土壤是一个很好的恢复期,有利于土壤的可持续利用。在夏季运行状态下,当系统总流量达到454m3/h,进水温度值平均温度为31.45℃,出水温度为28.94℃,总换热量为1329.46kW,地下U形管换热器换热能力平均值达到67.65 W/m。本文然后通过建立了U形管换热器的三维瞬态传热模型,分别模拟了U形单管和孔群在夏季制冷和冬季供热两种情况下,U形管换热器进、出水的温度变化,土壤的温度变化,及U形管换热器对土壤的作用深度和作用半径的变化规律。有利于对地源热泵系统的换热特性进一步的研究,确定地源热泵系统孔群中管子的间距以及管子的埋深。对连接整个地源热泵空调系统的消防水池也进行了数值模拟,分析了水池在冬季蓄热、夏季蓄冷的过程中,消防水池中水体的温度分布情况,提出了消防水池更好的分隔方案及优化设计方案;同时通过测试验证了水池的温度分布。最后通过RC医院地源热泵系统工程实例对系统运行机制进行分析,系统在分区调节、间歇运行下具有较好的效果。分析系统出现的问题,提出更加合适的方案,把实际工程案例与《地源热泵系统工程技术规范》相结合,吸取经验教训,提出一些理解和建议。