土壤源源热泵作是一种环保、节能、高效的地温空调技术,同时还具有噪音低,耐久可靠,舒适度高的优点。可以广泛应用于公共建筑、商业楼宇、住宅公寓、医院、学校等建筑物。土壤源热泵技术为我国的可持续发展、甚至为解决环境污染和能源危机这两个全球性的难题带来了契机。地埋管换热器的准确设计是能确保整个地源热泵系统高效、稳定运行的关键。地埋管与周围土壤的换热研究是一个涉及暖通与水文地质相结合的问题。一方面,土壤的热物性是影响地埋管换热的重要因素;另一方面,地下水的渗流也应该是地埋管换热器设计不能忽略的因素,而现有的数学计算模型都很少考虑地下水渗流的影响,从而使地埋管换热器的换热量设计比实际偏大,增加了整个热泵系统的初投资。本文首先阐述了地源热泵国内外研究现状,对现有的传热模型进行了总结,并将土壤视为多孔介质,用数学公式推导了在渗流条件下水-热耦合的传热过程。论文采用软件Comsol3.5a进行数值模拟计算,建立了单U管的物理模型,模拟计算土壤导热系数λ=1.5、3、4.5,孔隙度Φ=0.1、0.3、0.6及不同地下水流速对土壤温度分布产生的影响,并提出根据Pe数值的大小作为是否考虑对流换热的标准,由单U管模拟结果得出埋管间距为2.4 m就能避免热干扰现象。根据单U管模拟结果建立交叉状的埋管群物理模型,在渗流速度ν=1e-6 m/s下进行模拟计算,得出交叉状排列方式不产生热干扰现象,优于矩阵排列方式。本文在达西定律的基础上搭建室内换热砂箱,用9根铜管为换热U型管以矩形均匀排列,模拟地埋管与砂之间换热。分别进行68小时U型管在干砂、饱和及渗流条件下的换热实验,实验结果表明:在渗流条件下U型管产生的换热温差为5℃,明显大于饱和砂条件下产生的换热温差3℃及干砂1℃。并且通过实验发现在渗流条件下,上游U型管对下游产生热干扰现象。