目前我国建筑能耗约占全国社会终端总能耗的27.6%，而采暖和空调能耗占建筑总能耗的50%至70%；另外，采暖空调消耗的矿物能源、制冷剂等造成和加剧了大气污染。因此对建筑物的采暖空调进行节能减排是实现我国“十一五”规划纲要提出目标的主要途径之一。

地源热泵是一种利用地球浅层资源的既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。它可以把制冷、采暖、生活热水的功能都包括，并以其高效、环保、节能等诸多优势在建筑领域得到了迅速推广，实现了环保性与节能性的统一。但由于地源热泵空调系统的初投资较高使其应用受到限制。钻孔施工费用居高不下是造成初投资较高的主要原因。

把地埋管与建筑桩基础结合已成为应用地源热泵技术的一个新热点。在目前国内外不多的桩埋管应用中，桩基埋管主要延用钻孔埋管的U型或W型的布管技术。但是，采用U型和W型的管路配置存在桩中埋管的传热面积少、管子顶部易集气使管路堵塞的缺点。而螺旋管具有传热系数比直管高、在相同空间里可布置更大的传热面积、更具有安全性的特性。因此我们提出了桩基中埋设螺旋管的地源热泵系统。

地热换热器的研究一直是地源热泵技术的难点、核心和应用基础。与钻孔相比，桩基的体量大，其径向尺度和热容量都不能忽略，针对钻孔埋管的传热模型已不再适用。现有的桩基埋管工程中只能依靠试验或经验进行传热的估算。针对桩基螺旋管换热器的特点，本研究提出了实心介质中的圆柱面热源模型，并导得了该问题的一维和二维瞬变导热问题的解析解。这一模型和相应的解析解均未见之于国内外文献。通过解析解与数值解的比较，确认了所采用的计算方法的正确性。利用该理论模型可以对桩基螺旋管地热换热器的各参数对其传热能力的影响进行定量的分析，并为工程设计提供了依据。

结合某一建筑物设计了桩埋螺旋管地源热泵系统。首先分析桩里设置螺旋管的影响，证明采用桩埋管不会影响桩的抗压承载力，虽对其抗拔承载力有一定影响，但在施工中采取一定的方法和措施可以减弱和弥补这种影响。然后用所建立的模型和DeST-C软件计算出：该建筑的最大建筑冷负荷为327kW，桩埋螺旋管地热换热器承担的负荷为279kW，占负荷的85.3%。不足部分可采用钻孔竖直埋管来解决。

采用桩埋螺旋管地热换热器，可以大大节省钻孔费用，降低地源热泵空调系统的初投资，更有利于地源热泵技术的应用推广，实现建筑的节能减排。