随着当今能源形势的日趋严峻,各国对浅层地热能的开发利用也日益重视。作为利用浅层地热能的重要技术手段,地源热泵技术倍受青睐,被广泛应用于建筑采暖、空调、制取生活热水等方面。然而,在我国夏热冬冷地区,冬季供热期要短于夏季供冷期,地源热泵全年向土壤排放的热量远多于从土壤吸取的热量,造成了土壤温度的逐年升高,这成为制约地源热泵在该地区推广应用的关键瓶颈之一。与此同时,关于地源热泵在夏热冬冷地区长期运行下热平衡与适用性的研究尚未有效开展。本文通过数值仿真的方法对夏热冬冷地区地源热泵长期运行下的土壤温度场以及热平衡进行了研究。首先,本文分别建立了夏热冬冷地区的建筑负荷模型、热泵机组模型以及U型地埋管与周围土壤的三维耦合换热数学模型。在三者的基础上,建立了适用于夏热冬冷地区的地源热泵系统分析模型。其次,对地源热泵系统在夏热冬冷地区的长期运行特性进行了分析,包括土壤温度场的变化、地埋管逆传热段的变化、地埋管的换热量变化、热泵机组的性能变化与系统能耗变化。再次,通过对不同过渡季模式与地源热泵系统承担不同比例的冷负荷的对比,讨论了不同运行模式对土壤温度场与热平衡以及地源热泵系统的影响。最后,对不同的埋管布置方式下土壤温度场与热平衡进行了分析,包括不同的管脚间距与在逆传热段上包裹绝热材料两种方式。结果表明,通过调整过渡季与工作季的时间划分与地源热泵系统承担的冷负荷比例,土壤温度场与热平衡逐年恶化的趋势能够得到一定程度的缓解；当地源热泵系统承担30%至35%的冷负荷时,可认为土壤能够达到热量收支平衡；不同的管脚间距对于土壤温度的影响较小,但是较大的管脚间距可以改善热泵机组的长期运行性能；通过在地埋管上包裹绝热材料,可以改善逆传热现象,但仍需要进一步研究。本文的模型能够较为简便的应用到夏热冬冷地区地源热泵的实际工程应用中,对于土壤温度场与热平衡的预测、地埋管的设计等具有一定的指导意义。图79幅,表17个,参考文献85篇