我国地源热泵装机总量已达世界首位,但是对地源热泵系统长期稳定性的研究仍有不足。部分地源热泵系统远未达到设计服役年限,换热能力却明显衰减,对地热能的利用产生了不利影响。本文的主要目的是:研究地源热泵埋管换热器管群长期稳定性影响因素,并在考虑长期稳定性的基础上对地源热泵埋管换热器管群的工程应用进行案例分析和初步设计。建立了埋管换热器管群的有限元传热模型,对影响因素进行了参数分析,对一个运行多年的地源热泵系统进行了案例分析和运行策略优化分析,同时对一个处于设计阶段的项目进行浅层地温能利用可行性分析和埋管布设方案初步设计。完成的主要工作包括:1.采用Hellstr?m热阻原理作为钻孔内热阻模型,基于有限元方法建立了钻孔外数值模型,通过两个换热过程的耦合建立了埋管供回水温度和钻孔外换热的关系。讨论了埋管管群中各埋管间的负荷分配方式,结果表明自适应负荷分配方法较负荷平均分配方法更加合理。2.对包括埋管布置、岩土热物性参数、热不平衡率和地下水渗流速度在内的埋管换热器管群长期稳定性影响参数进行了参数分析。结果表明当埋管间距、埋管深度、岩土导热系数、岩土比热容、地下水渗流速度增大时,埋管管群长期稳定性有所改善。当埋管规模、热不平衡率增大时,埋管管群长期稳定性变差。3.对北京某小区地源热泵系统进行案例分析和优化策略分析。通过实测数据反分析得到岩土综合导热系数以及热不平衡率。在考虑供水温度安全范围的前提下,对三种可能的优化策略下地温及供水温度变化以及换热量进行对比,并根据复合系统的特点建议采用燃气锅炉调峰这一最适合系统运行现状的运行策略。4.对某项目LNG储罐桩基埋管换热进行了可行性分析和埋管布设方案初步设计。考虑了不同埋管布设方案和地下水渗流速度等对埋管管群长期稳定性的影响,分析了埋管长期换热能力及地温变化。结果表明外侧桩埋管布设方案在有无渗流的情况下长期稳定性均好。