传统的竖直地埋管地源热泵系统在供暖为主制冷为辅的北方地区运行中,存在着埋管侧取热量大于蓄热量的问题,长期运行会导致深层土壤温度逐年下降,严重影响系统的稳定性和运行效率。这一问题制约着地源热泵技术在北方村镇建筑中的应用。针对这一问题,本文提出竖直与水平混合地埋管地源热泵系统,对该系统进行地下传热分析与应用研究,以解决地下冷热负荷失衡问题,拓展地源热泵系统在北方村镇的应用范围。以TRNSYS瞬时系统模拟软件为平台,建立了济南某村镇居住建筑混合地埋管地源热泵系统模型。分析结果表明:综合考虑过渡季节热量回灌、冬季供热能力、经济性这三方面等因素,济南地区混合地埋管系统中,水平地埋管埋深宜为1.1 m左右。模拟分析了6种不同埋管深度对水平地埋管换热器的影响。计算结果显示:春秋过渡季节随埋深的增加水平地埋管回灌的热量与系统COP_HG不断下降;冬季随埋深的增加水平地埋管的换热能力不断增强。在研究条件下,当埋深超过1.1 m后水平地埋管换热能力的增长幅度变缓;水平地埋管的工程造价成本随埋深增加也在不断提高,当埋深超过1.2 m时,成本增幅加大。利用建立的系统模型,模拟分析了竖直地埋管夏季直供所回补的热量以及竖直与水平混合地埋管不同配比的影响。结果表明:竖直地埋管夏季直接供冷回补的热量占所需总热量的60%左右,需要水平地埋管进行热量回补;水平与竖直地埋管配比（M）约为45%。计算结果显示:随着水平地埋管比例M增大,过渡季回补的热量与系统COP值随着增加,当M为45%左右时,地埋管系统基本达到热量的基本平衡,继续增大M时,COP值增加效果并不明显,而初投资增幅加大。在建筑负荷模拟基础上,基于研究确定的水平地埋管埋深、配比M等系统参数,模拟分析了回补热量与系统COP。结果表明:竖直与水平混合地埋管地源热泵系统,回补的热量占比增大,地下冷热量趋于平衡。系统的能效比明显提高。计算结果显示:过渡季与夏季向地下回补的热量占所需总热量的90%左右,年土壤平均温度降幅约为0.6%,地下冷热负荷不平衡率约为2.9%;春季末期、夏季、秋季初期系统COP平均值分别为5.8、12.2、8.5,综合全年系统平均COP约为7.1。研究结果表明:混合地埋管热泵系统补热效果良好、节能效果显著。与太阳能集热器补热方式比较,二者在技术上均可行,但经济上前者明显占优。以10年使用周期模拟计算,太阳能集热器补热的费用年值是水平地埋管补热的3.5倍,竖直与水平混合地埋管地源热泵系统在经济技术上优势明显。该研究成果将有力推进地埋管地源热泵在北方村镇居住建筑中的应用。