热泵技术以其高效、节能和环保等技术特点,成为建筑物供热、空调最为广泛的应用方式之一。但是,在实际应用中,单一热源热泵存在各自的突出问题。如空气源热泵室外换热器冬季存在结霜、除霜问题,太阳能热泵存在间歇性和不稳定性问题,地源热泵采用地下水系统时存在用水量过大、水泵功耗高和采用土壤埋管系统时存在地下埋管面积较大、初投资大问题,制约了其进一步发展和应用。目前,结合单一热源热泵系统特点的复合热源热泵技术已成为暖通空调行业研究发展趋势之一。本文针对单一热源热泵存在的缺陷,考虑到太阳能和浅层地能资源分布广泛,且作为热泵热源时可以互相弥补自身的不足,针对北方气候特点,提出了一种新型的太阳能—地能双热源复合式热泵系统(Solar-Ground Double Heat Sources Compound Heat Pump System,SGCHP),通过自行开发设计的壳—套管三介质复合换热器,实现了对太阳能、浅层地能两种可再生能源的同步或交替利用,提高了热泵系统全年运行的可靠性、稳定性和经济性。本文首先对太阳能—地能双热源复合式热泵系统的工作原理、工作模式及复合特性等关键问题进行理论分析,在此基础上设计并搭建太阳能—地能双热源复合式热泵实验台,在不同实验工况下,分别对太阳能—地能双热源复合式热泵系统的单一太阳能热源模式、单一地能热源模式和双热源有效复合模式下的制热性能进行测试,获取了太阳能—地能双热源复合式热泵系统在各种热源工作模式下的系统特性,提出了复合式热泵系统的运行策略。实验研究结果表明:在双热源有效复合制热工作模式下,保持壳—套管三介质复合换热器总水量不变,随着壳侧地能水的减少、内管侧太阳能水流量和温度的增加,热泵系统的制热量和COP均超过单一地能热源工作模式额定工况下的制热量和COP。因此该复合式热泵系统,通过太阳能热源的有效补充,既可减少了地下水的循环量,又提高了系统的制热量及运行效率。根据实验研究结果,提出了不同工况下的运行策略。当蓄热水箱温度高于20℃时,采用单一太阳能热源工作模式;当蓄热水箱温度介于15~20℃之间时,采用太阳能—地能双热源工作模式;当蓄热水箱温度低于15℃时,采用单一地能热源工作模式。