地热能作为清洁能源,取之不尽用之不竭,在能源短缺的今天备受推崇。土壤源热泵系统,是一种能够将低品位地热能转化为高品位热能的高效系统。土壤的有效导热系数,是土壤传热能力的直接体现。在实际工程中,土壤的有效导热系数通常被设定为经验值或通过现场热响应试验得出定值的来进行埋管换热器的尺寸设计。然而,在土壤源热泵系统运行过程中,地埋管周围的土壤温变特性发生变化,导热系数也会随之变化,并反作用于土壤传热过程。尤其是,在土壤存在地下水渗流的情况下,所表现出来的温变特性渗流特性及物性变化特性均不相同,即使同种类型土壤不同土质层的岩土热物性也会不同,且随着岩土的间歇蓄/放热过程发生非线性变化,因此简单的常数设定并不能准确的描述其特性。本文通过设计搭建微型土壤源热泵系统实验平台,研制能够测得土壤导热系数动态变化的热探针装置,实验研究多种因素在土壤源热泵系统运行过程中对土壤导热系数的动态变化的影响,并分析这种影响对地下传热特性的反作用,进而为土壤源热泵系统的运行提供理论依据。基于研究问题,依据相似传热理论,介绍了设计搭建与实际工程用大型土壤源热泵系统等效的微型土壤源热泵实验平台的过程,重点介绍了热探针装置的研制过程及测量原理,考虑到实验过程中土壤的浸润及渗流水的排出,土壤箱做三层结构设计,同时,对水泵,实验系统的温湿度的测量与采集系统进行详细设计计算,并对实验系统进行了不确定度分析。基于此实验系统,分别对冬季、夏季两种工况下,多种条件下土壤源热泵系统运行过程中的土壤导热系数变化进行实验研究。得到不同运行工况下埋管周围的土壤温度、土壤导热系数的动态变化,重点分析了埋管入口水温、埋管内循环水流量、系统运行模式以及土壤含湿量对土壤源热泵系统地下传热特性及土壤导热系数的影响。结果表明:土壤导热系数随着系统的运行是不断变化的,系统的运行导致的埋管周围土壤温度的变化引起土壤导热系数的变化,且与温度的变化呈正相关,导热系数的变化又反向作用于土壤温度场的变化,是一个相互耦合作用的过程。