随着居民生活水平的逐渐提高,建筑能耗占总能耗比例也越来越高,随之而来面临的问题是如何减少建筑能耗,减少碳排放量。地源热泵是一种利用可再生土壤能源进行供冷供热的节能技术,能有效解决上述问题。目前有关地源热泵系统的研究大多只是有关单一影响因素的研究,几乎没有同时考虑土壤热湿迁移、冻结和地下水渗流多影响因素的研究,但是在现实工况中,这些影响因素都是实际存在的。在非饱和区域会有土壤热湿迁移现象发生,饱和区域可能有地下水渗流的存在,而在严寒地区,地埋管与土壤换热时,埋管周围土壤还可能发生冻结现象。于是本文在国内外各学者研究基础上,对复杂土壤结构中换热的地源热泵系统运行特性进行多影响因素的研究。首先,根据土壤内热、湿迁移机理建立了非饱和区域土壤热湿迁移和冻结条件下数学模型,以及饱和区域同时考虑冻结和地下水渗流的数学模型。并通过某典型建筑全年动态符合设计地埋管换热器尺寸,选定热泵机组,建立了复杂土壤条件下地源热泵系统动态仿真模型,并进行了验证。其次,以哈尔滨地区为对象,研究了土壤热湿迁移单影响因素对地埋管管群周围土壤温、湿度场和对机组性能的影响,同时在热湿迁移模型基础上分析了不同土壤初始含湿量和孔隙率对钻孔周围土壤温、湿度场变化的影响。再次,分别研究了考虑土壤冻结和热湿迁移双影响因素以及同时考虑冻结、热湿迁移和地下水渗流多影响因素模型对地埋管与土壤换热时土壤温度场、湿度场、土壤冻结区域以及湿度受影响半径的影响,以及讨论了不同影响因素下机组性能的变化规律。最后,在同时考虑冻结、热湿迁移和地下水渗流多影响因素模型基础上,对比分析了哈尔滨、北京和武汉三个具有代表性地区不同建筑负荷对热泵机组运行特性和土壤温、湿度场的影响。