地源热泵技术是有效利用土壤蓄热能力的节能技术之一。冬季通过热泵把从土壤中吸收的热量提高品质后对建筑供暖,同时使大地中的温度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地,对建筑降温,同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。使用地源热泵可减少煤的使用量,节约石油、天然气等一次能源,有利于国家改善能源结构,减少有害气体排放,从而达到保护环境和可持续发展的目标。从这个意义上说,地源热泵是节能、环保的供暖和空调制冷方式。推广和应用地源热泵技术的关键之一在于完善地埋管换热器的传热模型,使其能更好的模拟地埋管换热器的真实传热过程。论文建立了管内流体以及换热器周围土壤耦合传热模型,模拟了U型埋管内流体流动和传热、U型埋管与回填材料以及土壤传热的温度场。采用建模软件GAMBIT建立了物理模型,利用数值计算软件FLUENT进行模拟计算。本文的创新之处在于:①考虑了U型埋管的实际形状,模拟了管内流体的真实流动;②针对西安地区的气候特点,长期模型采用Profile文件形式输入由建筑动态负荷计算得到的U型埋管变温度入口边界条件;③建立物理模型和计算时,考虑了西安地区地质结构,计算模型的土壤层结构是西安地区实际的地质结构。由于建筑负荷对地源热泵的长期性能有着决定性的作用,因此作者首先利用DEST软件,分别对西安地区的三种不同类型建筑的动态负荷进行了模拟计算分析;其次,论文分别建立了竖直U型埋管换热器短期和长期计算模型;最后,利用建立的模型分别在连续运行和间歇运行工况下,针对制冷季和供暖季换热器分别运行10天,对U型埋管换热器出口流体温度进行了模拟研究;利用长期模型和由建筑模型动态负荷计算得到的变温度入口边界条件,针对整个制冷季和采暖季,对U型埋管换热器出口流体温度及换热器周边土壤的温度场进行了模拟研究。最后对所有模拟结果做出了分析,这对西安地区土壤源热泵的设计及应用具有参考价值。