近年来,地热作为一种绿色环保的能源受到人们广泛关注。地源热泵是通过利用浅层地热资源来为建筑物制冷制热的空调技术。它由水源热泵及换热器组成。冬季地表温度比土层温度低,换热器将土层储存的热量传给建筑物;夏季地表温度比土层温度高,换热器将建筑物储存的热量传给土层。但地源热泵系统也存在不足,如需要大量土地以供铺设换热器并且钻孔费用高。针对上述不足,部分学者将地源换热器与桩基础相结合,提出了能源桩概念。能源桩是与建筑结构相结合的新型换热器。它通过在桩基内预埋换热管,进而与大地形成换热机制。因此,它能够承受上部结构传递的荷载以及温度效应。针对能源桩传热计算,现有模型大多将其视做无限或半无限杆件考虑。此时,无需考虑桩长及边界效应的影响。但针对长径比较小桩体传热计算,目前尚无解析解。本文针对螺旋地埋管嵌岩能源桩稳态传热进行研究,研究内容及结论如下:(1)针对多层复合材料嵌岩能源桩稳态传热计算,考虑了地面对流传热、桩长以及桩体材料的影响,建立了桩-土系统热传导方程。根据桩体各层材料交界面处温度及径向热流密度的连续性条件,采用分离变量法求得桩-土系统稳态温度场半解析解。分析表明:沿地埋管径向向外,桩-土系统附加温度场逐渐衰减,且衰减幅度逐渐变缓,特别是当径向距离与桩径比值在一到四之间时,桩-土系统附加温度场衰减幅度最大;桩顶边界效应对深度与桩长比值在零到二范围内的桩-土系统温度场影响最大;增加地埋管半径及选择导热系数大的桩体材料可有效提高能源桩传热效率。(2)针对基于土-桩-大气导热相互作用嵌岩能源桩稳态传热计算,提出新的传热计算模型。该模型可考虑基岩温度、地面对流换热、桩顶绝热处理、流速以及流体热量损耗等因素对能源桩传热的影响。首先求解土体温度自由场;其次考虑能源桩运行时传热相互作用影响,得到桩体温度场;然后将土体温度场问题转化为未知系数;最后通过边界条件求解土体附加温度场。分析表明:桩顶以及桩底两倍桩径范围内,土的附加温度变化较大;减小桩-土传热系数可提高能源桩传热性能;流体的导热系数及速度对桩体传热的影响不可忽略;土体导热系数及地面对流传热系数对能源桩传热影响很小。本文创新式地提出了能源桩稳态传热新模型,该模型可用于计算地埋管布置形式的能源桩在运行过程中引起桩-土系统温差场。该模型具有物理概念清晰、计算效率高等优点,具有一定的工程应用价值。