太阳能是一种可靠的能源,太阳能热水供暖技术是太阳能应用领域重要的研究方向之一。尤其是在青藏高原地区,太阳能资源比较丰富,冬季有供暖需求且夏季无空调需求,适宜采用太阳能热水供暖技术。但是,太阳能热水供暖技术存在一些问题,如集热系统在非供暖季节闲置,设备利用率低等问题。并且由于太阳能集热设备的闲置,运行维护不足,导致太阳能热水供暖系统使用寿命低,可靠性差。基于此,本文构建了一种太阳能热水供暖与ORC发电的复合系统（Combined system of Solar water heating and ORC power generation,CSO）,该系统由中低温太阳能集热器、ORC热发电机组、蓄热装置、辅助热源构成,可全年运行,在非供暖季将太阳辐射转换成电能,产生收益。该CSO系统相对于太阳能热水供暖系统不仅可以减少能源消耗,减少碳排放,还提高了系统设备的利用率,并且有助于增强系统的可靠性,为青藏高原地区建筑能源及建筑环境的技术方案构建提供了新思路。本文主要对基于建筑全年动态供暖热负荷的CSO系统的构成和运行模式、CSO系统热力学特性、CSO系统的设计方法等方面进行了研究,在研究时同时考虑了槽式、真空管、平板这三种类型的集热器。首先,基于建筑全年动态供暖热负荷,通过理论推导,对CSO系统的构成和运行模式进行了分析,从而得到了全年运行时CSO系统的构成形式和运行模式。CSO系统的构成形式只有一种,但是运行模式对于槽式集热器和真空管/平板集热器来说分别有六种。主要区别为:对于采用槽式集热器的CSO系统,供暖季以热电联供模式运行,集热器运行温度在在140°C左右;对于采用真空管/平板集热器的CSO系统,只有当建筑日供暖热负荷较小,集热器的集热量有富余时才以热电联供模式运行,集热器运行温度为t_fd;当建筑日供暖热负荷较大,集热器的集热量不足时,系统以太阳能供暖模式运行,集热器运行温度为t_n,h。其次,采用能量守恒分析法和?分析方法对CSO系统的热力学特性进行分析。通过公式推导,得到了不同运行模式下CSO系统总热系数、供热系数、发电效率、总?效率、热?效率和电?效率的计算关系式,为分析CSO系统的热力学特性提供理论依据。研究表明:存在着一个最佳的集热器进口温度值,使CSO系统的总?效率达到最大;太阳有效辐射强度G_eff越大,CSO系统的热力学性能越好;在运行模式CS6、CS5（PZ6、PZ5）下,环境温度越高,CSO系统的热力学性能越差;在运行模式CS4、CS3、CS2（PZ4、PZ3、PZ2）下,环境温度越高,CSO系统的热力学性能越好;供暖回水温度越高,CSO系统的热力学性能越差。接着,基于超结构理论和多目标优化理论,建立了CSO系统的多目标优化设计方法,该方法基于逐时气象数据、建筑逐时供暖热负荷数据,综合考虑CSO系统的经济性、节能性、环保性,可以得到较为准确的CSO系统设计方案和运行数据。对CSO系统的评价指标进行了研究,提出了适用于该CSO系统的评价指标——“太阳能转化指数”（SCI）。给出了基于年太阳能转化指数SCI（y）指标的CSO系统评价体系,并且通过公式推导,得到了基于SCI（y）指标的CSO系统的设计方法,为实际工程应用提供设计参考。最后,以拉萨市一实际工程项目为案例,利用CSO系统的多目标优化设计方法,以及基于SCI（y）指标的CSO系统设计方法,分别计算给出了相应的CSO系统设计方案。研究结果表明:1)当CSO系统多目标优化目标函数中经济性权重系数ω₁的取值越小时,CSO系统配置的太阳能集热器面积越大;当ω₁的取值越大时,CSO系统配置的太阳能集热器面积越小。表明CSO系统的节能环保性较好,但经济性较差。综合考虑经济性、节能性、环保性,ω₁取0.3,相应地ω₂+ω₃取0.7时,经过模拟计算,得到了CSO系统在三种类型集热器下的优化设计方案。将优化设计方案与基于SCI（y）指标的CSO系统设计方法得到的设计方案相比,设备容量相对误差在10%以内,表明基于SCI（y）指标的CSO系统设计方法可行。2)优化设计方案中,采用槽式集热器的CSO系统年净发电量最大,为1.63×10⁵kW·h,而采用真空管集热器和平板集热器的CSO系统,则分别为1.31×10⁵ kW·h、0.644×10⁵ kW·h。但是年度费用最低的则是采用平板集热器的CSO系统,为91.04万元,相应地采用槽式集热器和真空管集热器的CSO系统,分别为127.61万元、112.61万元。表明,虽然采用槽式集热器的CSO系统热力学性能好,全年发电量大,但是由于槽式太阳能集热器以及高温相变熔盐蓄热器价格较高,目前经济性不太好。3)CSO系统的年度费用、能源消耗量、CO₂排放量均低于同种类型集热器的太阳能热水供暖系统。CSO系统相较于同种类型集热器的太阳能热水供暖系统,不仅经济性好,更节能环保,还可全年运行,有利于提高系统的可靠性。