地源热泵技术作为一种绿色可再生能源,在我国的应用与推广至今已近20年时间。截止2015年底全国浅层地热能供暖(制冷)面积达到3.92亿平方米,全国水热型地热能供暖面积达到1.02亿平方米。地热能年利用量约2000万吨标准煤。我国“十三五”能源发展规划提出到2020年地热能利用规模达到7000万吨标准煤。在我国地源热泵技术日益推广与应用的同时,工程中也出现了部分节能工程不节能的现象,给地源热泵技术的进一步推广应用带来阻碍,其主要原因之一是对系统长期运行状态监测的研究较少,设计中不能对系统建成后的运行状态进行较准确的考虑和预测。对此有必要做出理论和工程上的思考和解释。本文首先介绍了竖直埋管换热器的传热理论,根据能量守恒原理,推导了传热微分方程,讨论了传热微分方程的特殊形式和边界条件。讨论了竖直埋管换热器物理模型的简化,建立了竖直埋管换热器传热方程。推导了三维空间均匀介质点热源格林函数解,利用三维无限大介质中瞬时点热源格林函数分别沿线、面、体进行积分,可分别得到三维无限大介质传热的线热源模型、面热源模型和体热源模型。对当前四种常用的竖直埋管换热器传热理论模型进行了较详细的介绍与讨论。其次本文结合一实际工程项目,设计了土壤源地源热泵系统,采用物联网和ZIGBEE技术实现了数据的采集和传输,设计与开发了地源热泵运行监测系统,为进一步开展地源热泵系统控制与优化研究提供基础方法。最后应用设计与开发的监测系统对土壤源热泵系统运行进行了监测,并对监测结果进行了分析。结果表明本项目地源热泵系统的机组制热性能系数为4.68,大于4.0,系统能效比为3.26,大于2.20,说明系统运行状况良好,达到了设计要求。本文主要结合一实际工程项目,从系统设计、数据采集和传输、运行监测和系统能效分析等方面进行研究工作。论文的主要工作如下:(1)结合工程实例,设计了土壤源地源热泵系统。(2)利用物联网和ZIGBEE技术实现了数据的采集和传输,设计开发了土壤源地源热泵运行监测系统。(3)搭建了土壤源热泵系统监测平台,对监测结果进行了分析验证。