在已建成的太阳能-地热能综合利用多功能热泵试验系统上进行了太阳能-地源热泵系统联合与交替供暖运行特性的试验测试，结果表明：联合运行模式不仅可以提高日间系统运行效率，且U型埋管可作为热源缓冲体自动储存日间富余太阳能，以改善夜间运行效率，联合运行测试期内太阳能与地热能热源的承担比例为43.3％：50.2％；交替运行模式可以在充分利用太阳能的前提下有效恢复埋管周围土壤温度，从而可提高太阳能与地热能的综合利用效率；整个供暖测试期内，地源热泵与日间太阳能热泵的平均COP分别为2.37、2.72，对应的太阳能-地源热泵系统联合运行模式、昼夜交替运行模式及太阳能-U型埋管补热交替运行模式的平均COP分别为2.69、2.65及2.56。

对某节能示范项目土壤源热泵地下换热系统设计方案进行了介绍，包括机组选型、地下钻孔深度的确定、辅助冷却塔容量的确定、地埋管系统流量的确定与校核、地埋管系统的排列与布置、地下热平衡问题的设计与校核及系统阻力计算与管路承压能力校核，同时对系统的经济性进行了分析，设计方案及其分析方法可为同类建筑所借鉴。

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。

为了探讨土壤源热泵地下埋管传热强化及其控制的有效措施,基于相似理论搭建了垂直U型地下埋管换热模型试验台,进行了不同回填材料、不同间歇运行控制模式及不同进口温度对埋管周围土壤温度场及换热性能影响的试验测试;建立了垂直U型埋管准三维非稳态数值传热模型,分析了间歇运行与进口温度对土壤温度分布与埋管换热性能的影响。研究结果表明：导热性能好的回填材料能有效提高地埋管的换热能力,但考虑到两支管间热短路的增加,回填材料导热系数并非越大越好。同时,埋管换热量随运停时间比的减小和进口温度的增加而增大;此外,垂直地埋管可利用传热温差上层高于下层,因此,地埋管换热主要集中在中上层土壤。试验验证表明,所建数值模型能较好地模拟地下换热过程,其预测精度在5%以内。

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,可为地埋管换热

土壤热失衡是土壤源热泵在冷热负荷非平衡地区应用中出现的一种常见问题，是影响其长期高效稳定运行及正确推广与健康发展的关键。本文在阐述土壤热失衡概念、由来及其危害的基础上，详细分析了土壤热失衡问题的国内外研究现状，提出了其设计方案，并给出了土壤热失衡控制中有待解决的关键问题，可为土壤源热泵的相关研究及其实际应用提供参考。

为得到二级蓄冷机组在不同蒸发器进口温度下,机组和整个蓄冷系统效率随低温冷却水温的变化规律,本文搭建了乙二醇蓄冷系统实验台和地源热泵实验台,由一级地源热泵实验台负责二级蓄冷机组低温冷却水的供给。通过试验得到,在蒸发器进口温度一定时,降低冷却水进口温度可有效提高机组的效率,但冷却水温并不是越低越好,需综合考虑整个系统的运行状况。

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值

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。