地源热泵是一种清洁的可再生能源的技术。能量桩是一种由地源热泵技术与桩基埋管换热器结合组成的经济高效节能减排技术,是地源热泵技术的一种新型埋管方式。它将原本需要钻孔埋管铺设的传热器设置在建筑桩基础中,通过桩基与地下土壤形成热量传递系统,节省了打孔的费用与用地面积,并且大大缩短了施工周期。端承能量桩是在能量桩的基础上,在基础桩外侧增加换热体,从而达到不破坏基桩的结构,并且更高效的发挥传统能量桩的换热能力。本文基于有限元软件ANSYS建立了端承能量桩三维有限元模型,检测在不同土壤中端承能量桩的传热效果,并进行模拟计算,通过设计搭建小型土壤传热系统试验台,验证模拟得出数据进行分析比对。本文选取长春当地典型的三种土壤进行试验对比,由于各地土壤差异较大,不能选用其他文献土壤数据,在模拟前应先对选取得土壤进行参数测定,再经过试验与模拟选出传热、储热效果最好的土壤,为端承能量桩传热系统在应用过程中的设计和运行提供理论依据。本文先对能量桩的发展历程和研究现状进行归纳,并重点对能量桩系统的实验研究进行分析总结。在此基础上简化端承能量桩系统,将端承能量桩的换热体与土壤间的换热简化成为热源与土壤之间的换热。建立模型对不同土壤进行传热模拟,自行搭建土壤传热系统小型试验台,研究不同土壤在端承能量桩系统中的传热特性。试验台的设计思路为,通过对传统能量桩尺寸建立能量桩CFD模型进行数值模拟,确定端承能量桩模型具体尺寸。将端承能量桩模型缩小比例搭建小型试验台。小型试验台结构为0.5m*0.5m*0.5m正方体,外侧用保温材料包裹,在试验土壤箱中,沿体中心埋设竖直圆柱形干烧型电加热管,对土壤各项物性参数进行详细测量与分析。对保温层、热电偶等主要设备部件进行详细的设计与选型,温度的测量采集与校正均通过智能数据采集仪控制。通过搭建的小型试验台分别对黏土、粉土、砂土三组不同土壤进行试验运行,得到不同土壤在相同工况下传热效率的变化,并重点分析不同土壤的各项物性对端承能量桩在不同土壤中传热的影响。结果表明:三种不同土壤由于其物理性质上的差异表现出不一样的传热效率,当传热系统达到平衡后,黏土在三种土壤中传热效率最高。在不同土壤介质下的能量桩系统间歇运行研究中,通过对土壤距换热体不同水平距离的温度变化趋势分析,发现随着运行时间增加,土壤传热效率逐渐下降。通过对三种土壤的传热试验,发现砂土在启停比为1:1时传热效率最高,粉土与黏土在启停比为1:2时传热效率最高。而在相同条件下,黏土比其他两种土壤的温度恢复速度更慢,说明黏土具有更好的储热性能。通过试验数据的对比,不同土壤在相同运行模式下,土壤恢复率有明显差异。本文针对不同土壤应该选择何种运行模式进行试验分析得到如下结论:在相同工况下,对于不同土壤有适合使其达到传热效率最高的运行模式。砂土适合采用运行12小时间歇12小时的运行模式;粉土适合采用运行8小时间歇4小时的运行模式;黏土适合采用运行12小时间歇6小时的运行模式。