在能源与环境两种矛盾日益加深的当下,地源热泵作为绿色节能的空调冷热源系统,是利用浅层地热能的一种高效手段。岩土内地埋管换热器与周围岩土介质的换热性能始终是地源热泵技术的主要研究对象之一。目前,在实际应用方面,在地埋管换热器的设计中,往往将地下岩土视为均匀介质,忽略其可能存在的岩土分层现象,各层各异的岩土物性对于地埋管数量较多的系统而言,将导致实际换热性能的差异。因此,建立分层管群换热传热模型,对管群换热器换热性能进行准确的评估计算是十分有意义的。地埋管换热器传热解析解模型具有计算速度快、应用方便等特点,历来是学者分析地埋管传热性能及设计计算地埋管参数的有力工具。而随着地源热泵系统应用的深入,针对分层岩土内地埋管管群换热情况,现有的地埋管传热解析解模型还不能直接求解并分析相应的传热问题。因此,基于已有的钻孔外有限长线热源模型,结合单U管在钻孔内的准三维传热模型,相互耦合后构建了可以考虑多个有限长线热源模型分层条件下的分层管群传热解析模型,借助软件Matlab编写程序以实现所建模型的求解计算。同时,利用软件Fluent构建相应的分层管群传热数值解模型对解析解模型的准确性和可靠性进行验证。分别利用解析模型和数值模型对某地实际分层情况下的地埋管管群换热效率及管群区域内岩土的温度响应进行计算。引入“区域热效率”对管群整体换热情况进行评价,从分层岩土热物性、埋管进出口温度及逐层换热量等角度对管群整体换热进行了定量的分析。通过改变岩土热物性参数、管群地埋管数量、分层结构及地下水渗流速度,进一步研究了几种因素下分层岩土内管群换热器的换热性能及各钻孔间热干扰情况。结果表明:岩土分层带来各层各异的物性参数及分层结构差异,造成的各钻孔之间在不同岩土层中的热干扰程度不同,是造成分层岩土内管群换热效率差异的主要原因之一,分层岩土会对区域热效率造成影响,均质模型则无法正确反映出这种影响,而渗流速度对热干扰系数的影响十分显著,地下水渗流使得管群热干扰系数快速的趋于某一固定值,渗流层换热情况应单独分析。最后,利用分层管群传热模型对地埋管管群换热器换热情况进行计算分析将更加符合实际,尤其对于埋管数量较多的大型地源热泵系统,分层分析将给地埋管的设计提供更为准确的依据。