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结合热响应测试数据，建立了三维分层土壤地埋管换热器非稳态模型，并进行了验证。通过分析比较单层、分层土壤地埋管换热器模型，结果显示分层土壤地埋管模型误差较小；通过分层土壤地埋管模型分析了100 m、80 m、60 m深度埋管的换热性能，结果显示增加埋深时，单位延米换热量随着埋深的增加而减小，验证了热短路现象存在性。