地埋管换热器是地源热泵系统的主要换热部件。埋管内载流体与周围岩土进行热量交换,在冬季浅层岩土通过载流体向建筑物内传递热量实现供暖,在夏季建筑物内的热量通过载流体向浅层岩土排放实现制冷。由于埋管换热器设计容量的大小与其实际传热性能的优劣将直接影响到整个地源热泵系统长期运行的可靠性与经济性,并且影响地埋管换热器设计容量及其实际传热性能的关键因素取决于是否能够有效、准确地获得岩土和回填料的热物性参数(包括岩土的当量导热系数、岩土热容值和回填料的导热系数等)。因此如何准确、高效地获得这些热物性参数并建立起方便、可靠的地埋管换热器传热分析模型,实现对地源热泵系统地埋管换热器经济、可靠的设计以及保证地源热泵系统长期、高效、可靠地运行,在地源热泵系统的工程应用实践过程中具有重要意义。在地埋管换热器模型的钻孔热阻计算公式方面,本文对比了基于三热阻模型和四热阻模型的钻孔内热阻拟合公式的计算结果。在某特定几何布置结构下,钻孔内三热阻模型的热阻拟合公式会导致埋管之间的热阻出现负值,然而四热阻模型的拟合公式能够克服这一缺陷。在此基础上,本文分别建立了基于钻孔内三热阻模型和四热阻模型的三维地埋管换热器瞬态热阻热容网络分析模型。通过求解分析模型并与CFD数值模拟结果进行对比,确认了基于钻孔内四热阻的瞬态热阻热容模型较三热阻模型能更好地描述地埋管换热器的传热过程,证实了为考虑钻孔周向壁面温度分布不均匀而引入钻孔壁面之间的传热热阻是合理且必要的。为了进一步提高基于钻孔内四热阻模型的地埋管换热器热阻热容瞬态网络模型计算精度,本文对四热阻模型进行了改进。改进后的四热阻模型能更好地模拟地埋管换热器热响应测试前期的非稳态传热过程,使得其计算结果更接近地埋管换热器的三维CFD数值模拟计算结果。与此同时,在不降低计算结果精度的前提下,所获得的改进后的基于钻孔内四热阻模型的地埋管换热器瞬态热阻热容网络分析模型能够实现快速求解,较三维CFD模型可以大大缩短计算时间,提高计算效率。在获得上述改进后的基于钻孔内四热阻传热模型的地埋管换热器三维热阻热容传热网络分析模型基础上,本文结合Nelder-Mead优化算法提出了一种新的能够快速获得浅层岩土热物性参数的地埋管换热器热响应测试方法。验证了该测试方法不仅能获得比常规基于线热源模型更丰富、更准确的岩土当量热物性参数(包括岩土导热系数、岩土热容值和回填料导热系数等),还具有较传统基于线热源模型热响应测试方法可以充分地利用测试初期前10小时测试数据、不再要求测试过程的恒定输入功率等优点。因此,在不降低测试结果精度的前提条件下,本文提出的基于地埋管换热器热阻-热容网络模型的岩土热响应测试方法,可以实现显著缩短热响应测试时间、适应于测试过程变功率输入、大大减少地埋管换热器热响应测试成本等功能,对地源热泵系统在工程实践中大量推广应用具有重要的指导意义。