直膨式地源热泵作为土壤源热泵系统的一种特殊形态，将铜管埋入地下，通过其内部充注的制冷剂与土壤进行直接换热。由于制冷剂与土壤换热温差大，铜管比普通聚乙烯材质的热导率高，换热效果有所增强，并且由于减少了一个水系统环路，系统运行整体性能有所提高。本文通过搭建实验平台，对冬夏两季运行情况进行监测及数据采集，根据机组各状态点的参数变化、地埋铜管内制冷剂的温度变化以及室内末端水系统的参数变化，得到直膨式地源热泵系统季节性能系数、影响性能系数的因素以及优化运行模式，并着重针对直膨式地源热泵系统冬季回油困难问题及夏季制冷剂回流困难问题进行了实验研究。通过采取增设油分离器、回油弯等有效措施，显著提高冬季回油效率，在整个冬季运行过程中，未出现系统回油困难问题。采用空泡系数法，建立制冷剂充注量的数学模型并进行了理论计算，得到直膨式地源热泵系统各设备及管路间制冷剂的理论充注量，然后通过夏季工况实验，得到保证机组正常启动以及运行最佳态的制冷剂实际充注量。对比发现，两者吻合较好。上述研究结果对于直膨式地源热泵系统的进一步的推广应用有积极的指导作用。