介绍了地源热泵试验装置及测试装置的建设过程与冬季运行试验。分析了冬季地源热泵试验的有关数据。得到热泵运行前后土壤不同深度温度，地下5m以下土壤初始温度基本稳定在15.5-17.5℃，启动2h后地下50m土壤温度由运行前的17.2℃下降为12℃左右。地下土壤温度的恢复比开机运行时温度降低速度要慢。进出地下埋管的水温分别为6-8℃和9-11℃，温差一般为2-5.5℃。热泵供水温度为43-48℃，回水温度一般在39-43℃之间。温差一般为2-4℃。单位管长换热量在25-45W／m之间。机组平均COP为4.0，系统平均COP为2.3。

介绍了地源热泵地埋管传热模型和设计方法的研究现状，分析了地源热泵地埋管影响因素的随机特征，提出了地源热泵地埋管的可靠度分析方法，讨论了采暖热能指标及设计值的变异性。并结合工程实例提出了基于可靠性理论的地源热泵地埋管设计与分析方法。

采用试验的方法，分析了3VI90m井地埋管换热器换热性能、热泵机组供热性能、毛细管辐射板供热能力、辐射板加热层温度、地板表面温度以及室内温度的变化特性。经过研究，得出了上海松江区大学城区域的地质条件下，热泵机组供暖期间，最大单位井深换热量78W／m。地源热泵机组提供28～35℃的低温热水时的COP值与制取40～50℃热水相比大大提高，节能效果显著。室内采用毛细管吊顶辐射采暖时，当进水平均温度37．5℃时，最大换热量达到了3512W（171W／m^2），与进水平均温度29℃相比，其最大换热量增加了66．7％；另外，室内竖向空气存在明显温度梯度。

基于ANSYS软件并结合唐山地区气象资料和土壤特性,建立了该地区地源热泵U型埋管非稳态温度场的数学模型并进行了性能分析。不同工况和埋管间距周围温度场的模拟结果表明,该地区最佳埋管间距约为4 m,并确定了给定条件下的热作用半径及土壤特性与热平衡时间的关系。考虑到土壤年净负荷或机组运行多年后净负荷均不平衡,分别对地源热泵机组全年和多年运行对土壤温度的影响进行了模拟。本文为地源热泵设计和施工提供了基础资料。

为了准确决定埋管现场岩土热物性值,建立了一套现场热响应测试装置,详细分析了测试原理、装置流程与数据处理方法,并应用所建装置与数据处理模型对一地源热泵工程进行了实测与分析,获得工程所在地土壤原始平均温度为17.7～17.9℃,土壤等效导热系数为1.78W/（m.K）,等效容积比热容为2580kJ/（m3.K）,单位长度钻孔热阻为0.163（m.K）/W。同时,为了提高测试精度,必须采用稳压电源及做好外露管道保温措施,数据处理上应舍弃测试初期10h的测试数据。试验验证表明,本文所建立的地下岩土热物性测试装置与分析模型是可行的,可应用于实际地源热泵工程中地下岩土热物性的测试。

太阳能—地源热泵系统联合循环的研究目前还没有形成完备的理论体系,可供应用的基础数据不足,还不能为工程实际应用提供充足的理论依据。本文就太阳能与地源热泵系统联合运行的必要性和可行性进行探讨,提出了相应的技术方案;总结太阳能—地源热泵空调系统的特性,提出太阳能—地源热泵空调系统有待解决的问题,为太阳能—地源热泵联合循环技术在建筑上应用提供参考和借鉴。

地源热泵空调系统目前在国内已得到广泛使用,而地埋管周围岩土体的热物性的获取对于其系统设计及研究至关重要。本文通过对近水源和较远水源的测试井进行实地测试,对比了应用热响应原理的岩土体热物性的测定方法与直接测试法所得出的土壤导热系数和热扩散率,结果表明热响应原理测试计算所得的热物性具有较高的准确性。

U型管换热器设计是土壤源热泵系统应用的关键,埋管深度、管内流速、土壤初始温度、运行模式等都是影响其性能的主要因素,利用上海地区所建设的不同埋深U型换热器（60m,90m）土壤源热泵试验装置,进行了夏季工况试验,测得热泵运行前土壤初始温度分布;测试了热泵机组间歇和连续运行时换热器的换热情况;还针对不同埋管内冷却水流速,测得到了单位孔深换热量,结果表明增加冷却水流速并不能一味地提高其每延米换热量,埋管内冷却水流速存在一个最佳值。

通过分析地埋管换热器的传热特性,建立了地源热泵地埋管换热器数学物理模型,利用FLUENT软件对其换热器的传热相干性进行了数值模拟,在此基础上,通过对夏季制冷工况的模拟与实测,得到不同埋管间距周围的土壤温度沿径向的变化规律及地埋管传热相干性的影响规律。

为了探讨各因素对地源热泵地下埋管换热特性的影响,建立了同时考虑流体温度沿程变化与U型两支管热干扰的垂直U型埋管准三维传热解析解模型。基于模型求解,分析了回填物与管材导热性、管脚间距、循环流体流量及钻孔深度等对埋管换热特性的影响。结果表明：回填物与管材的导热性、管脚间距及循环流体流量的加大均可以强化地下换热器的换热效果。但回填物导热性不可无限制增大,其大小要考虑对增大管脚热干扰的影响及其与管脚间距的相互关联性,应对两者进行优化设计。同时,流体流量的加大会增加单位埋管换热量,但其增加幅度越来越小,应以流动阻力增加作为限制条件,采用变流量调节来进行优化。此外,单个钻孔不宜太深,以免降低单位埋管换热能力。试验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,其最大预测相对误差在3%以内,可为地埋管换...