随着我国经济的快速增长和可持续发展道路的确定,具有节能和环保效益的土壤源热泵技术越来越受到关注。土壤源热泵充分利用了土壤中的低品位能源,节约了部分高位能源,并减少了能量转换中的热损失和燃料燃烧对环境的污染,是一种可持续发展型的绿色空调技术。地埋管换热器作为土壤源热泵系统与土壤间的唯一换热设备,其传热特性的研究是当前土壤源热泵技术的重点和难点,也是提高系统节能性与经济性的关键。由于地埋管换热器在多孔土壤中传热的复杂性,造成换热效果偏差的影响因素也很多。因此,针对不同影响因素,探讨其对埋管换热特性的影响机理显得尤为重要。本文以垂直埋管为主要研究对象,通过理论分析、数值模拟以及实验测试相结合的方法来研究地埋管换热器各种换热因素对其传热特性造成的影响。理论方面,在详细分析已有埋管模型优缺点的基础上,分析了竖直U型埋管换热器在土壤中的传热过程,建立了垂直U型埋管换热器与土壤传热的物理和数学模型,并采用MATLAB软件编写程序进行模拟计算,基于模型的模拟计算,分析了土壤导热系数、回填材料导热系数、进口水温及循环水流速等对U型埋管传热性能的影响规律,探讨了换热后埋管周围土壤温度场的分布。实验验证表明,所建模型具有较好的计算精度,其预测相对误差为4.35%。实验方面,利用多功能土壤源热泵实验台对垂直U型埋管传热特性进行了试验研究,该实验台中地埋管换热系统由6种不同形式、不同尺寸的地埋管换热器构成(包括单U、串联双U、并联双U和三管制地埋管)。通过该试验台,进行了不同埋管形式、不同埋管深度、不同进口温度、不同流速及不同间歇运行工况下地埋管换热特性的实验测试,获得了一批有价值的实验数据,为地埋管换热特性的进一步深化研究提供了参考。本文的研究工作可为土壤源热泵地下埋管传热特性的进一步深入研究提供了理论与实验数据,并为地源热泵系统地埋管换热器的优化设计提供指导和数据支持。