随着传统能源的消耗日益增多,环境污染问题也变得越来越严重。地源热泵是一种将浅层地热能作为热泵冷热源的空调系统,因其绿色环保、节能高效而得到了广泛的推广和应用。地源热泵系统中换热的关键设备是地埋管换热器(GHE),其埋管形式以及传热性能一直是地源热泵领域研究的热点。相对于垂直地埋管,水平地埋管换热器由于其施工便捷、造价低而受到青睐,但传统的直埋式水平地埋管换热器所占空间较大,换热效率低,从而在一定程度上限制了其应用与推广。因此,提出了一种新型高效的地埋管形式——水平螺旋型地埋管换热器(HSGHE),该种形式的换热器具有换热性能好、施工便捷、成本低等优点,因此逐渐受到关注。本文对HSGHE的传热特性进行了数值模拟和实验测试,探讨了不同因素对其传热特性的影响规律。数值模拟方面,利用COMSOL Multiphysics软件建立了 HSGHE的数值模型,探讨了线圈直径、运行模式、土壤类型、地下水渗流以及长期运行工况对其传热特性的影响规律。结果表明:增大埋管线圈直径,可以增大GHE的总换热量,但会导致单位管长换热量的下降及土壤热影响范围的增大;在以24h为周期的昼夜间歇运行模式下,开启时间越长,GHE的日平均换热量下降幅度越大,埋管水平方向热影响范围越大;土壤类型对传热特性影响较大,从换热性能的角度,岩土换热量最大,其次为沙土,换热量最小的为粘土;但从减小热干扰区域的角度,粘土最有利,其次为岩土,热影响区域最大的为沙土;增大地下水渗流速度有利于提高GHE的总换热量,且相对水平方向,竖直方向上的地下水渗流强化GHE的换热性能的效果更明显;在全年运行工况下,与连续运行模式相比,采用间歇运行模式更有利于提高GHE的换热性能,且两种模式在全年运行结束后均不会存在冷热堆积现象。实验研究方面,对不同条件下HSGHE的换热性能和土壤温度分布的进行了实验测试。结果表明:夏季进口水温的升高和冬季进口水温的降低都会提高HSGHE的换热量,但也在一定程度上加剧了土壤过余温度的变化,因此要依据实际应用情况确定进口水温;减小线圈中心距,可以提高GHE的总换热量,但是单位管长换热量会减小,并增大了对埋管周围土壤的热干扰;地表面风速的增大,强化了地表面与空气间的对流换热,提高了换热器的换热性能,但考虑换热的稳定性以及使用地区的冻土层深度,GHE的埋深不宜较浅;此外,从埋管形式来看,“spiral”型GHE的换热性能优于“slinky”型GHE;且在本文实验条件下,HSGHE的水平方向的热影响范围约为0.4m,深度方向上的热影响范围应大于0.2m。本文主要旨在探讨不同因素对HSGHE传热特性的影响规律,以期为其在工程推广应用中提供理论支持和技术指导。