地源热泵作为最重要的浅层地热能利用技术,具有节能,环保、运行稳定等优点,在世界范围内引起了广泛关注和研究。其中地埋管换热器是地源热泵系统中的核心部件,分析其与地层间的传热性能是热泵系统设计中最重要的工作之一。此外地层热物性（热导率、比热容）是影响埋管换热器传热性能关键因素,通常作为埋管换热器以及系统负荷设计的重要输入参数。因此,研究埋管换热器传热及地层热物性高精度测试方法,对地源热泵系统的设计与优化具有重要意义。但是目前的地埋换热模型和热物性获得方法还有待优化。本文首先对埋管换热器的传热进行了系统的研究。针对套管式换热器,通过对目前地埋换热器换热模型进行优化,建立了新型的埋管换热器瞬态传热模型。该模型引入了包含换热器比热容的热响应方程式,并联立了钻井内能量方程和动量方程,利用数值求解方法,得到钻井内部流体温度的瞬态分布。对比本文模型预测温度、其他模型预测温度以及实验测量温度,发现本文模型在2h时,与实验数据吻合程度较其他模型高,相对误差仅3.6%;在56h时,系统达到稳态,各模型模拟结果相近。基于获得的模型,定量研究了换热器比热容、地层热导率、循环流体流量和换热器内管热导率等参数,对换热器单位长度换热功率以及出口温度的影响。其次,在建立的埋管换热器传热模型基础上,对地层热物性的高精度测试方法进行研究。首先,分别采用单参数敏感性分析方法和sperman全局敏感性分析方法,评估了换热器换热功率以及出口流体温度对地层热物性参数的敏感性,发现地层热导率的敏感性强于地层比热容。在此基础上,将建立的换热器传热模型和分布式热响应测试相结合,采用蒙特卡洛算法,对地层热导率和比热容进行分级反演,得到地层比热容和地层热导率分别为3.65 W·K^-1·m^-1和2.89×10⁶ J·K^-1?m^-3,与参考值接近。将该结果回代入传热模型中计算流体温度分布,发现计算结果与实验数据吻合良好,进一步证明了该热物性预测方法的准确性。