土壤源热泵系统(Ground Source Heat Pump System,GSHPS)因其使用可再生的浅层地热能,被称为是21世纪一项最具有发展前途的、具有节能和环保意义的制冷空调技术。制约土壤源热泵技术发展的因素很多,其中,地下埋管换热器一直是土壤源热泵技术的研究关键,而现有的地下埋管换热器计算模型都是基于单一的热传导理论以及确定的岩土导热系数和容积热容基础上的,没有考虑地下水渗流的影响。但是对于垂直U型埋管来说,管段大部分位于土壤饱和区内,实际上其穿透的地层中总是存在着地下水的渗流,尤其是在沿海(河、湖泊)地区或地下水丰富的地区,埋管的传热性能大部分都受到地下水渗流的影响,此时土壤内发生的是热传导和地下水渗流共同作用下的复杂的、非稳定的传热传质过程(简称热渗耦合传热过程)。此外,由于现场对岩土热物参数的测试及分析也都仅考虑了热传导的影响,这势必影响现场测试结果的精度,最终又会引起换热器大小的变化,使土壤源热泵的经济性受到挑战。此外,针对夏热冬冷地区的冬夏负荷不平衡问题以及电力紧张局面,课题组成员为了解决该两项问题提出了一种全新的系统-土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统,该系统充分利用了蓄冷技术与土壤耦合热泵技术的优点,将土壤耦合热泵系统的地下埋管换热器兼作蓄冷装置,在夜间电力低谷时段,将冷量部分或全部贮存到地下,以供白天用电高峰时段空调之用。基于此,本文对这种新型集成系统的地下埋管换热器在热渗耦合理论下的传热特性展开了理论和实验研究(本文研究为国家自然科学基金(No.50378024)项目的一部分)。通过理论分析,建立了热渗耦合理论下的地下埋管换热器的数学模型,根据管群物理模型的复杂性,采用了非结构化网格划分;由于该传热问题为耦合传热问题,因此采用了整场求解方法以避免边界上的反复迭代计算。通过数值模拟,从理论上分析了有、无地下水渗流土壤中地下埋管换热器的换热性能,并且进一步分析了有渗流土壤中埋管管材、土壤类型、埋管间距、系统预蓄冷时间、管内流体流量、地下水流速、地下水位线等因素对系统冬夏运行特性的影响,为地下埋管换热器的优化设计、系统与运行模式的优化及参数匹配等方面提供理论支持与技术储备。对集成系统的全年运行特性进行计算分析,针对夏热冬冷地区的冬夏负