地球上蕴藏着丰富的中深层地热能,作为一种优质的可再生资源,其不受地上自然环境的影响,且具有稳定性和高效性的特点,它的开发和利用在推动清洁供暖等方面具有巨大的发展潜力,将中深层地热能用于建筑供暖是清洁供暖发展的一种新趋势,通过相应的热提取技术,能较好地解决供暖问题。因此,本文基于河北工程大学中深层U型对接井实际工程项目,针对中深层U型井下换热器联合热泵供热系统的运行特性以及运行优化进行了探讨和分析。本文首先介绍了中深层U型井下换热器联合热泵供热系统的运行原理和设备,给出了供热系统性能参数以及换热设备的主要参数的计算方法;基于Matlab软件建立了中深层U型井下换热器的仿真程序模块。基于中深层U型对接井换热项目,对所在地区的地质条件进行了充分的调研工作,介绍了岩土的热物性参数,并对地热井温度变化情况进行了分析,通过测试数据得到了孔底温度随时间变化的拟合曲线;对中深层U型井下换热器联合热泵供热系统进行了监测,通过数据分析证明了该中深层U型井下换热器联合热泵供热系统的运行性能较好,该分析为后续研究工作提供了明确的指导意义。其次,基于TRNSYS软件建立中深层U型井下换热器联合热泵供热系统的仿真模型,通过TRNBuild对目标建筑进行供暖季逐时热负荷的预测模拟,得到该建筑热负荷的变化情况,将结果作为输入模块添加到TRNSYS模型中,并将Matlab中建立的中深层U型井下换热器仿真模块耦合到TRNSYS模拟系统中进行通讯连接,建立仿真模拟平台,利用测试数据进行准确性验证,分析得到实验值与模拟值误差在可以接受的范围,结果表明该仿真平台具有准确性。最后,采用正交试验的方法对中深层U型井下换热器联合热泵供热系统进行优化分析,以系统能效比COP（Coefficient of Performance）和费用年值EAC（Equivalent Annual Cost）作为优化目标,选取钻井深度、水平管长度、换热器内循环流量以及换热器进水温度4个影响参数作为优化对象,采用极差分析法进行分析。对正交结果提出最优的运行方案,并对比分析了系统优化前后的结果,结果表明,通过优化系统与原系统的对比分析,系统COP提高了16.7%,而费用年值仅提高了0.08%,因此,在原有系统的基础上,可以通过提高井下换热器的循环流量来提高系统的能效比。