在环境与能源问题日益严重的今天,竖直埋管式土壤源热泵系统因其占地面积小、较空气源热泵制冷制热效率高等优点,成为目前应用最为普遍的一种热泵系统。地埋管换热器作为土壤源热泵系统的核心部件,其初投资对系统总投资有很大影响。因要想降低土壤源热泵系统初投资及推动该技术发展与应用,就要想办法优化地埋管换热器的结构,以提高地埋管换热器的换热效率。本文以减少钻井中供回水管间的热短路、回水管与岩土间的热交换及增大换热面积为设计出发点,提出一种多供一回中心回水管竖直埋管换热器(以下简称多供一回换热器),并对回水管采用双壁管真空层进行保温。以供水管数量为2~8根的多供一回换热器及传统单、双U换热器换热器为研究对象,对比分析多供一回换热器是否可在一定条件下代替单、双U换热器换热器,提高地埋管的换热效率和换热量。本文推导了多供一回换热器钻井内热阻的计算公式,计算了多供一回换热器及单、双U换热器换热器的换热总热阻,对比发现多供一回换热器热阻较单、双U换热器换热器有一定程度的减小。建立了多供一回换热器的理论模型与数值模型,通过文献中的实验数据验证了数值模型有较高的可信度。用FLUENT软件对多供一回换热器及单、双U换热器换热器夏冬两季连续运行48h的换热情况进行模拟,结果表明:在连续运行工况下,考虑换热器的换热性能及经济性,可选择0.4m/s作为代替单、双U换热器换热器的最适宜流速,选择3~5根供水管的多供一回换热器作为代替单U换热器最适宜的换热器,选择五供一回换热器作为代替双U换热器最适宜的换热器。通过对多供一回换热器连续运行工况模拟结果的分析,模拟夏季供水管数量为2~6根的多供一回换热器及单、双U换热器换热器间歇运行10d的换热情况,结果表明:多供一回换热器在0.4 m/s流速下较0.8 m/s速度下的单U换热器平均单位井深换热量增幅为18.73%~41.63%,较0.6 m/s速度下的双U换热器增幅为2.31%~11.54%;在0.6 m/s流速下较0.8 m/s速度下的单U换热器平均单位井深换热量增幅为23.73%~45.61%,较0.6 m/s速度下的双U换热器增幅为5.7~14.67%,且增幅均随着供水管数量的增加而增加。在间歇运行工况下,多供一回换热器可在较低流速下代替单、双U换热器换热器换热器,且换热效果有较明显的改善。通过本文的研究,证明了多供一回换热器换热效率在一定条件下较单、双U换热器换热器有一定程度的提高,减少了钻孔数量,节约占地面积,但也会增大流量,增加水泵功耗,故适用于钻井成本高的地区。本文中所涉及的多供一回换热器已申请专利并已公开,但在实际工程中尚未出现成品,还需进一步优化,设计出成品,以便在实际工程中推广应用。并且回水管位于换热器中心给施工中换热器下管造成了一定的困难,故还需探索适合的下井方式,提高多供一回换热器的可行性。