土壤源热泵技术作为建筑节能的重要途径之一,其最基本的功能就是通过地埋管换热器与土壤交换热量,夏季向土壤排热为建筑供冷,冬季从土壤取热为建筑供暖,它可以利用少量的高品味能源实现由低品位热能向高品位热能的转移,该系统运行节能、环保。本研究采用理论与工程相结合的研究方法,建立并验证综合考虑地质分层和不同渗流条件下的竖直单U型地埋管换热器分层换热模型,深入分析地埋管换热器在不同渗流情况下(无渗流、水平方向渗流、垂直方向渗流、回填土垂直渗流、三维地下水渗流)的实际换热特性。主要研究成果如下:(1)存在水平方向渗流的土壤源热泵系统换热量最高,其次为垂直渗流。水平方向渗流、垂直方向渗流相比无渗流的换热量提高了103.85%、60.26%,可见地下水渗流能明显影响地埋管换热器的换热量,水平方向渗流尤为显著。(2)水平方向渗流的换热量随着渗流方向的转变而转变。垂直于进、出水管的一侧为上游的渗流方向的换热量最高,其次为进水管为上游的渗流方向、出水管为上游的渗流方向。(3)回填材料中的地下水渗流,能使地埋管的换热量提高,并随着回填土渗流速度的增加而增加。尤其当外部土壤存在水平渗流时,效果非常显著,其次为外部土壤是垂直渗流。(4)三维地下水渗流模型,与其他模型相比更先进、更现实、更精确。结论显示15°时换热性能最佳,当水平、垂直方向都存在渗流速度时,水平方向渗流的影响大于垂直方向渗流。因此存在垂直方向渗流时,水平方向渗流速度越快,出口水温越低,换热量越高。