能源和环境问题是当今世界各国面临的重大问题，特别是随着北京申办2008年奥运会的成功，清洁能源地利用问题更成为我们面临的重要课题。而地热资源潜力大，洁净并会有多种微量元素和有益的组分，对环境很少污染。地热能利用供热系统，包括地热水系统及地源热泵系统的开发，更是大大推动了清洁能源的供热市场。本论文针对这些问题，又结合了该课题的来源一北京市计委立项项目“北京工业大学地热供暖示范工程”和北京市科委立项项目“低温地热梯级利用技术研究”，以及北京市可持续发展促进中心立项项目“地源热泵技术与工程模式的研究"，对低温地热的梯级利用和土壤源热泵系统的可行性进行试验研究。 本文就校内的地热供暖示范工程对低温地热梯级利用技术进行了一系列的小试一中试一工程一体化的实验研究。通过这些工程实现了低温地热水的合理利用，并对地热水成功地进行了回灌。在研究的过程中，对低温地热的梯级利用提出了不同的方案，以及适宜的设备，并进行了运行中的测试。得出地热水供热的总效率及地热水的利用率。积累了低温地热水供热的运行经验。并对供暖峰值负荷，和建筑物动态负荷进行了计算分析。在实验室建立土壤源热泵的试验系统，并在不同的地层及同一地层不同的地方埋设了大量传感器，用以测试土壤源热泵系统运行期间以及间歇间的土壤温度。本文通过对土壤源热泵系统的动态冷热负荷的变化，对其影响进行了进一步的计算和分析，并用相应的软件进行了模拟计算，与实验数据对照。论证了实验系统的可行性。本文的结论对低温地热能的利用具有指导意义。