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地源热泵系统作为一种利用地热能为冷热源的高效节能系统,近年来得到了极大的推广与应用。与目前应用较为广泛的浅孔地埋管换热器相比,深孔套管式地埋管换热器具有占地面积较少、季节性蓄热性能以及冬季换热性能良好等优势,因此更加适用于北方寒冷地区的冬季供热,从而引起了人们的广泛关注。而深孔套管式地埋管换热器与地下岩土层之间的换热效果对供热系统的运行性能起着至关重要的作用。鉴于目前深孔地埋管换热器的研究相对较少,本文重点针对北方寒冷地区深孔套管式地埋管换热器的换热性能进行了模拟研究。深孔套管式地埋管换热器地下传热过程较为复杂,影响其换热性能的因素也多种多样。本文选用了一种基于有限差分法的数值模型作为研究基础,该数值模型创新性的采用了交替差分的计算方法,既减少了模型在计算过程中所耗费的时间,又确保了模型计算结果的精确性。首先确定了数值解模型的边界条件;在一定工况下,将该模型分别与解析解模型以及其他文献中的数据作对比,证明了数值解模型的合理性以及计算的精确性;模拟了连续取热三个月后地下温度场分布的情况,确定了单个深层钻孔的热干扰半径。其次定义了“深孔套管式地埋管换热器名义取热量”的概念,并分析了流动方向、流速、内外管管壁热阻以及管径等因素对换热器换热性能的影响,提出了关于优化换热器换热性能的建议;最后以北方寒冷地区某建筑为例,模拟了不同工况下的温度变化趋势,探讨了季节性蓄热的作用;随后根据实际情况的不同,提出了在不进行季节性蓄热的条件下不同的供暖运行方案。本文通过采用合理的数值模型对深孔套管式地埋管换热器的换热性能以及地下换热规律进行了较为深入的研究,得出了一些关于优化换热器换热性能的结论,并提出了不同的采暖方案,对实际工程中如何更好地应用深孔套管式地埋管换热器具有一定指导作用。