给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期（90天）连续蓄热过程进行了模拟研究。分析了钻孔口径、回填材料、地埋管管径及热流密度等因素对蓄热过程土壤温度特性的影响。研究表明：热泵长期连续运行会导致地埋管附近土壤出现热堆积不利于蓄热。热流密度、地埋管管径对土壤温度场和热作用半径影响较大;钻孔口径、回填材料对其影响较小;钻孔间距应保持在6.5m以上。研究结果对内蒙地区太阳能-地源热泵系统相关参数的设计具有重要指导意义。

在热响应试验的基础上,通过FLUENT建立单U型竖直地埋管系统的三维非稳态数值模型。引入热短路不平衡系数作为评价热短路现象强弱的指标,分析了回填土导热系数、管内流速、系统井深和运行方式对地埋管热短路现象的影响。模拟结果表明,回填材料导热系数和系统井深与热短路不平衡系数成正比;流速与热短路不平衡系数成反比,而且对热短路现象强弱影响最大;采用间歇运行可以提升系统换热效率,但不能缓解热短路现象。

由于土壤源热泵系统单独长期运行存在土壤热失衡的问题,为此本文详细分析了土壤源热泵系统产生土壤热失衡的原因。并以此阐述了针对土壤热失衡问题而广泛采用的混合式土壤源热泵系统,并就其研究与发展现状进行了综述。介绍了混合式土壤源热泵系统的工作原理、运行模式、功能及系统优势。指出了目前该系统研究与应用中亟待解决的关键技术问题。最后对混合式土壤源热泵系统进行了建议和展望。