本发明公开了一种深井胶结充填体地下换热系统出口温度优化系统，包括控制器、底层胶结充填体温度传感器、U型换热盘管入口温度传感器、电磁流量调节阀、U型换热盘管出口温度传感器、电磁温度调节阀、供水管三通阀、回水管三通阀、供水管截止阀和回水管截止阀；本发明还公开了一种深井胶结充填体地下换热系统出口温度优化方法。本发明通过采用将效能与温度误差作为出口流体混合标准的方法，优化了出口流体温度，使各层U型换热盘管的流体温度近似相等，提高了地下换热系统的 值，提高了热能品质，且提高了热能转换效率，同时通过联合控制，能够满足不同热用户的热水温度要求，能够广泛用于深井下地埋管换热系统，实用性强，推广应用价值高。