地源热泵空调系统作为一种新型的暖通空调系统,由于其具有安全性、清洁性和高效性等优点而被广泛使用。合理的设计地埋管换热器有利于地源热泵系统经济、高效的运行。因此,准确的建立复杂岩土中管群换热器的传热模型,获得其在复杂岩土中的传热性能,可以为地源热泵系统的优化设计提供参考依据。本文基于移动有限长线热源模型和钻孔内的准三维模型,建立了渗流条件下分层管群换热器钻孔内、外耦合传热的解析模型。对分层和均质岩土中模型的计算结果进行了比较,并确定了钻孔壁面温度的计算方式。最后,探究了分层地质参数对管群周围土壤温度响应的影响。结果表明,对于渗流条件下的分层管群解析模型,如果将分层岩土视为均质岩土,将会导致边缘中间钻孔埋管出口温度产生6.8%的偏差。钻孔壁面温度的选取应同时考虑钻孔周向位置和深度方向二重积分的平均值。本文提出的解析模型有利于快速计算大规模管群换热器的换热性能。相比于解析模型,数值模型全面考虑钻孔内部回填材料和管内流体传热的影响。因此,进一步建立了考虑地下水渗流的三维管群分层数值模型。引入区域热效率和动态性能损失两个评价指标,研究了不同因素对不同排列形式的管群换热器传热性能的影响。针对渗流条件下管群的最佳排列形式,探究了不同因素对管群区域热效率的影响。结果表明,当渗流速度在1×10-6m·s-1～1×10-5m·s-1范围内且渗流层厚度较大时,管间距为3m的叉排管群下游动态性能损失仅比管间距为6 m的顺排管群高1.27个百分点。因此,在该条件下,建议顺排和叉排的管间距分别为4 m和3 m;在此条件下,管群换热器在分层岩土中的传热可以简化为在均质岩土中的传热来研究。最后,引入热干扰系数来评价管群间的热相互作用,并提出了可快速获得分层岩土中管群换热量的经验公式。对经验公式的准确性进行了验证,并进一步研究了不同因素影响下热干扰系数的变化规律。结果表明,在渗流速度为5×10-7m·s-1,导热系数为1W?m-1?K-1～4 W?m-1?K-1的岩土中且各岩土层的厚度均相差不大时,第一层岩土中管群换热器的热干扰系数最大。综合考虑,对于渗流条件下的管群换热器在分层岩土中换热时,入口温度设置为30°C～35°C,入口速度设置为0.6 m·s-1～0.8 m·s-1。