本文对寒冷沿海地区太阳能-土壤源热泵系统中的热源部分进行研究,热源形式为浅层含水沙土层内埋管。文中分别采用实验和数值模拟两种方法,研究含水土壤相变蓄放热特性。具体内容如下:首先,对含水沙土埋管换热系统进行实验研究。开展了不同含水率、相变与非相变及不同系统流量下的沙土蓄放热实验。实验结果表明:随着沙土含水率的增加,沙土层内埋管的单位管长换热量增大,换热效果较好;沙土内流体相变使得蓄放热时间增长,换热量增加;对比两种流量工况,600L/h流量工况下蓄放热效果最好。其次,建立三维非稳态含水沙土埋管数值模型,将含水沙土视为多孔介质,并考虑沙土层内流体相变。对比相同工况下的实验和数值模拟结果,验证数值模型的正确性。基于经验证的数值模型,对饱和含水沙土埋管换热性能及沙土温度场分布进行研究,分析发现在饱和含水沙土条件下,埋管的单位管长换热量增加,土壤蓄放热能力增强。此外还进一步对不同流速下饱和含水沙土埋管的换热进行了模拟,得出最佳流速,同时模拟了考虑埋深的饱和沙土换热,供实际工程参考选取。最后,对采用含水沙土埋管换热系统的太阳能-土壤源热泵实际工程进行设计。利用本文建立的含水沙土埋管换热数值模型进行最不利供热工况下的系统运行模拟,结果表明在完成土壤蓄热后,机组在13h内可以满足房间负荷需求,13h后会发生供热不足的现象,需开启辅助热源以保证良好的供热效果。