本文简单介绍地源热泵供热制冷节能环保系统应用技术。

地源热泵在工程应用中存在大量失败的案例，原因是在具体的工程应用中未具体分析地源热泵节能的特定性。本文根据地源热泵系统地埋管换热器冬、夏季的换热的基本原理，指出夏季辅助散热对改善地埋管夏季换热的重要意义，并结合具体实验进行了分析讨论。

用GAMBIT软件建立了单U形管换热器与周围土壤换热的物理模型并进行了网格划分，用FLUENT进行了数值计算，分析土壤的导热性能、回填材料的导热性能、换热器进口水温及流速大小、钻井深度、管腿中心距和换热器管材等因素对换热器性能的影响，得出了一些对工程实践有用的结论。

试验研究了两种不同回填材料地埋管换热器的热响应性能、地源热泵运行对地源温度场的作用。热响应测试发现回填材料黄沙＋膨润土的传热能力优于水泥浆＋膨润土，散热能力前者高于后者11％。对某地源热泵的运行测试发现，在地下10m地埋管井壁处土壤最高温度出现在9月初、最低温度出现在3月初，随离井距离的增加，井外测点温度出现最值的时间延后2～3个月。数据显示，一年后井外测点地下温度场有1．9～2．2K不等的温升，升高程度随离井距离的增加而增加。本文对优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

介绍了浅埋地源热泵与毛细管空调组合系统的应用实例,阐述了组合系统的设计理念,并对其进行了分析和初步的测试。结果表明该系统运行可靠,节能明显。

给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期（90天）连续蓄热过程进行了模拟研究。分析了钻孔口径、回填材料、地埋管管径及热流密度等因素对蓄热过程土壤温度特性的影响。研究表明：热泵长期连续运行会导致地埋管附近土壤出现热堆积不利于蓄热。热流密度、地埋管管径对土壤温度场和热作用半径影响较大;钻孔口径、回填材料对其影响较小;钻孔间距应保持在6.5m以上。研究结果对内蒙地区太阳能-地源热泵系统相关参数的设计具有重要指导意义。

在热响应试验的基础上,通过FLUENT建立单U型竖直地埋管系统的三维非稳态数值模型。引入热短路不平衡系数作为评价热短路现象强弱的指标,分析了回填土导热系数、管内流速、系统井深和运行方式对地埋管热短路现象的影响。模拟结果表明,回填材料导热系数和系统井深与热短路不平衡系数成正比;流速与热短路不平衡系数成反比,而且对热短路现象强弱影响最大;采用间歇运行可以提升系统换热效率,但不能缓解热短路现象。

对夏季地源热泵单、双U地埋管形式的群孔换热性能进行试验研究。试验结果表明，地埋管与土壤间的换热功率呈对数函数形式变化；在群孔循环总流量为8m3/h，不同供水温度条件下，供水温度每增加1℃，单U换热功率平均增加2.47kW，双U换热功率平均增加3.06kW；定量分析表明，连续换热20h后的换热功率值可作为群孔实际换热能力值，并给出换热20h时的不同工况下的换热功率值，可为地源热泵地埋管系统的工程设计提供参考依据。

基于有限差分法建立了水平螺旋型地埋管换热器的传热数学模型,分析了地下水渗流速度、地下水位、土壤孔隙率、土壤类型对其换热量及其周围土壤温度分布的影响,结果表明：随地下水渗流速度增加,埋管换热器周围土壤温度降低速率增加,从而可提高其换热性能;当地下水位在4.2 m以上时,地下水位越浅,带走换热器周围土壤的热量越多,换热器周围土壤温度越低;当地下水位在4.2 m以下时,地下水渗流对换热器换热量影响较小;随孔隙率增加,埋管内水温下降速率增大,埋管换热量增加。此外,土壤类型对土壤温度变化影响较大,热扩散系数高有利于土壤中热量的扩散,比热容高有利于降低土壤温度上升速率和幅度,砂岩由于其比热容和热扩散系数高,最有利于换热器运行,而黏土是最不利于换热。试验验证表明：所建水平螺旋型埋管模型预测出的换热量与对应试验...

为了探讨相变对PCM回填地埋管换热器热响应特性的影响,建立了PCM回填地埋管换热器相变传热数学模型,并利用FLUENT软件对其进行了数值求解,分析了相变过程及PCM物性参数对地埋管换热器周围土壤温度扩散与恢复机理的影响,结果表明:采用PCM回填可有效缓解钻孔外土壤温度变化幅度,提高土壤温度恢复率,减小土壤热影响半径;PCM导热系数越高,温度上升/下降幅度越大,热影响范围也越大,恢复也变慢。从缓解土壤温度变化幅度的角度,夏冬季应分别采用相变温度低与高、且相变潜热大的PCM,但就提高土壤温度恢复率而言,夏冬季均应采用相变温度低、且相变潜热小的PCM。试验验证表明:所建模型可以用来模拟PCM回填地埋管换热器的换热过程,其预测最大相对误差在10%以内。