地源热泵是一项利用低温地热资源进行供暖、制冷和热水供应的绿色环保空调技术。本课题的研究对象是地源热泵地下回填材料的配方设计和性能评价,以及系统中地埋管换热器与土壤间的热交换过程。主要研究内容是以导热性、工作性以及固结强度为主要界定指标,筛选和评价出合适的回填材料配方；利用已有地埋管换热器传热模型和自建地源热泵模拟试验台,模拟不同工况下地下换热器的真实传热过程；最终,在地源热泵模拟试验台上验证回填材料的性能,检验传热模型的可靠性,并选取模型修正系数。从而,为回填材料的开发和地源热泵系统的工程设计提供科学依据。首先,较系统地研究了水灰比、砂灰比、钢渣代砂率、钢渣粉代水泥率和泥浆掺入率对回填材料工作性、导热性以及固结强度的影响,并深入分析了回填材料的孔隙率、微观结构与其性能之间的关系。结果表明,工业废钢渣和钻井泥浆的添加可以在保证性能的前提下,降低回填材料的成本。其次,建立了一套垂直U形地埋管地源热泵模拟试验台,分别采用一维导热模型和一维Kelvin线热源模型模拟了钻孔内、外的传热过程。通过分析循环水流量、进出水温差、不同回填材料对换热效果的影响规律,完成回填材料的性能评价和传热模型的检验和修正。结果表明,管内流体平均温度与单位延米换热量之间可以用二次函数拟合,地源热泵模拟试验台在检验回填材料的性能优越性上具有可靠性；按一维导热模型计算的钻孔内换热量往往小于系统内总换热量,推荐在模型计算基础上乘以1.06倍的修正系数。钻孔壁温度随lnt按线性规律变化,且运行时间越长线性规律越强。