合理利用能源、发展可持续能源技术已经成为政府官员及社会各界人士的共识，大力发展绿色可再生能源尤其是自然能源成为了能源领域的主流。地源热泵作为利用典型自然能源浅层地能的供热制冷技术，由于其具有高效节能、绿色环保及可再生的特点，得到了国家政策的支持和大力推广。 地源热泵地下换热器作为系统的热源和冷源，是地源热泵的技术核心，在整个系统构成中起着举足轻重的作用。提高地源热泵地下换热器的换热率一直是研究人员的目标。通常状况下，研究人员通过提高流速增强换热器内对流换热，选用导热系数高的管材和回填材料以减小导热热阻，这些强化传热手段对于地源热泵系统的稳定运行和减少换热器数量都有着积极意义。本文从强化传热与运行管理的角度分别对地下换热系统的换热性能进行了实验研究。 本文作者利用在大红门地区建立的强化传热实验系统，对设计的几种不同构造换热器换热情况进行了实验研究。从地下换热器换热率与换热器供回水温度两方面来综合考虑，由于地下换热器传热过程的非稳态特性，扩散半径一直都在变化，在连续运行过程中，高换热率会导致换热器附近温度状况持续恶化，对系统运行不利。在间歇运行工况下，由于土壤温度有充分时间恢复，提高换热率以减少换热器数量，可以节省宝贵的土壤资源，也有可能降低建设费用。 地下换热器与周围土壤进行换热，在换热过程中土壤温度持续变化，从非稳态传热逐渐向准稳态传热过渡，换热过程逐渐趋于稳定，了解该变化过程能够为系统配置方案提供重要参考。本文作者在北京工业大学能源楼建立了一套包含60个多种构造地下换热器的地源热泵综合实验台，对多种组合情况下地下换热器换热情况进行了实验研究。我们利用具有自主知识产权的地下土壤温度测试装置对地下换热器周围土壤的温度变化情况进行了实时记录，采集运行过程中井内及周围土壤温度变化情况，以期为地源热泵技术的研究与工程应用提供数据支持。我们对不同构造(单U、双U、三U)换热器换热性能进行了对比测试，并对相同构造换热器不同总延伸长度时运行工况进行了对比分析，对相同构造的换热器在不同的出力情况下的运行工况进行了实验对比，对间歇运行工况对换热器性能的优化效果作了实验测试与分析。 本文还建立了地下换热系统的准三维传热模型，以期对地下换热系统在给定换热量时的换热工况作出较为准确的模拟计算。实验结果证实，该模型能够对地下换热系统换热性能作出较为准确的换热性能评价，可以进行多工况换热性能预测。我们还利用该模型与实验数据得到了换热工况及制冷工况下的换热率经验公式。本文所做的工作，主要基于技术应用的目的，对地源热泵的研究、设计与施工具有一定的参考价值，能够为本技术的推广提供技术数据支撑。