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最近十年以来，地源热泵项目由于其自身的优越性和国家政策的支持在中国发展迅速，无论是采用地源热泵项目数量还是项目的规模都有很大的提高。在学术研究方面，也从最早研究无限长线热源模型到有限长线热源模型和圆柱热源模型，从研究钻孔壁温度和地下温度场的解析解到数值解，从一维模型到准三维模型，从研究单钻孔的问题到研究多钻孔耦合的问题。但是有关地埋管换热器换热管群的温度场模型及其工程验证、地源热泵空调系统的整体模型、系统的优化运行等方面的研究还不完善，这在很大程度上增加了地源热泵系统长期运行的不确定性。
本文首先建立地源热泵空调系统的负荷模型，通过太阳运行的规律，得出在理想天气状况下的太阳辐射模型，通过太阳辐射模型可以得出理想天气下系统的得热。再由实际的天气参数得出实际天气状况下系统的得热。由于缺乏气象部门的关键数据，无法完成各种天气状况下的系统得热而建立系统的全年小时负荷模型，在这一部分的最后根据气象统计参数提出了随机气象模型的概念，所以这一部分主要是对以后研究全年负荷模型及其验证做了理论铺垫。通过分析建立系统模型，得出冷负荷和系统状态以及地下散热量的关系，得出监控系统需要监控的关键参数，这为后续建立系统的监控系统提供理论依据。
在分析换热管群的地下温度场时，首先利用有限长线热源模型建立单钻孔传热模型，并与传统无限长线热源模型比较，最后通过Labview编程获得单钻孔换热器的周围温度场和钻孔壁温度等参数，并给出了周期热流条件下地下温度场及钻孔比温度的计算公式，同样通过编程获得周期热流条件下的地下温度场及钻孔壁温度的变化情况。然后通过线热源模型和迭加原理建立地埋管换热管群的温度场模型。根据钻孔的排列方式的规律，提出了管群钻孔之间位置定位模型，这位编程计算提供了很大的方便。最后通过Labview编程计算得出计算区域的温度场分布。本文开发了基于有限长线热源有限长线热源模型工程应用软件，可以计算单钻孔恒定热流及周期热流条件下的温度场以及换热管群的温度场，为土壤源地源热泵的设计和分析提供了分析工具。通过Labview的人性化界面，使编制的应用软件拥有人性化的界面与显示性能。编制的软件也可以将计算的数据输出到EXCEL表格，便于量化分析。
为了便于验证空调模型和地下温度场模型，对南京某高档小区的地源热泵系统建立了数据采集与监控系统，通过采集的系统温度、环境温湿度、热泵状态、水泵状态、系统流量、地下温度场来获得系统的瞬时负荷和能耗以及往地下的排热量。在建立监控系统的同时，也为用户提供丰富的界面，其中包括系统实时状态查询、新风机组实时状态查询、热泵机组实时状态查询、地温场温度实时查询。最后通过SQL数据库存储采集数据，实现历史数据查看等功能。
最后讨论了地源热泵可持续运行的影响因素，分析了常年地埋管散热器散热和去热不平衡对地下温度场的影响。根据采集的数据分析冷却塔辅助散热的节能潜力。针对本论文研究的地板送风天棚辐射空调系统，提出了运行策略对系统性能的影响。