由于地道风换热系统对地热能的利用率较低,本文将重力式热管应用于地道风系统,增强地道对沈阳地区冬季室外新风的升温能力和换热效率。传统的地道风系统的换热性能受土壤的热物性、管道内壁表面的参数、地道内的流速以及几何形状的影响。并且在地道风系统运行的时间过长后,地道内表面的冷堆积现象较为严重,影响土壤的换热能力,减弱地道风系统对室外新风的升温能力。首先,通过理论分析的方法研究土壤的表面层、土壤之间热传递性能,并总结出了土壤层内部温度波的变化规律。确定地道风系统与室外新风的换热模型,利用Ansys Fluent数值模拟软件,计算了地道风系统在一定的长度和不同的风速下运行不同时间内室外新风的升温情况。设定地道的长度分别为30m、50m、70m,地道的中心处的埋深位置为6米,风速分别选取为0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s和3m/s,运行时间分别为2小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时。分析地道风系统换热后,地道内新风的升温情况,地道内表面土壤的冷堆积情况。得出的结论为:对于地道风换热系统风速越高,地道内土壤与空气换热的总热量大,地道出口处空气的温度越低,土壤的冷堆积现象越严重;运行风速为0.5m/s的地道风系统换热效果最好,也利于地道风系统长时间的持续运行,但风量较小不利于总换热量较小,所以入口风速采用1m/s较为合适。地道风换热系统的持续运行时间不宜超过6小时,超过6小时候后,地道周围土壤的温度下降变快,冷堆积的现象较为明显。然后,将重力式热管布置于地道风系统内,分析了热管内工质的相变情况和温度变化情况,布置的方式为5排6列,共30根重力式热管,距地道入口处14m的位置。得出的结论为在风速为1m/s的工况下运行,30米热管—地道风系统的换热效率可以达到31.6%,相对于地道风系统可以提升26.9%,并且在地道24.64米处空气的平均温度与地道风系统出口处的平均温度相同,说明应用热管可以减少地道的长度,降低地道风系统的初投资。增加地道内热管冷凝段与蒸发段的长度,可以提高热管—地道风系统的换热效率,减缓地道附近处土壤的冷堆积现象。由于技术和本身研究的能力问题,对热管—地道风系统研究的工况较少,并建议日后的研究人员针对热管的排列方式、几何尺寸、数量等方面进行研究。热管—地道风系统的换热潜力很大,对未来地道风系统换热效率的提升,以及对地热能的利用有重要的影响意义。