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土壤源热泵技术是一种可持续发展的绿色建筑节能新技术,它在以建设节约型社会,扎实推进节能减排工作为主题的当今社会里日益凸显出其无可比拟的优势。而因地制宜的应用和推广土壤源热泵的关键技术之一即是解决U型地埋管与周围土壤之间的换热问题。本文在课题组已开展研究及在夏热冬暖地区搭建的实验平台基础上,进一步对U型地埋管换热器及管群的换热特性和周围土壤温度场等展开数值模拟与实验研究。为因地制宜地应用和推广土壤源热泵技术、合理设计优化土壤源热泵系统提供相关的理论参考和实验依据。首先建立了与实际U型地埋管换热器及管群(2X2)相一致的三维非稳态传热模型,考虑到了模型顶部与空气的对流换热影响,分别就单位井深换热量、管内沿程压力损失和热阻等换热特性以及土壤温度场进行了分析研究,研究结果表明本实验平台U型地埋管换热器管内的适宜流速范围为0.2m/s～0.6m/s。此外还模拟了U型地埋管换热器及管群(2X2)周围土壤温度场在深度方向和径向上的分布情况,研究结果表明两种模式下循环水出口温度为289K、281K,循环水温升保持在4～5℃之间；半径大于0.4m的区域温度梯度呈现同心圆形状；半径0.4m范围以内会出现不同程度的偏心圆现象；土壤温度场变化趋势除了模型顶部以外基本一致；系统在运行两个月以后明显出现了换热器之间的热干扰现象。此外,分别就不同形式和管间距的换热器单位井深换热量进行了实验研究,分析了循环水的温度恢复规律及换热器的热影响半径范围。实验研究结果表明本文所建模型能较好地模拟实际工况下U型地埋管换热器及管群(2X2)的换热性能和周围土壤温度场。