热泵技术是一种利用低温热能的高效节能技术。在建筑节能领域中,将太阳能热泵技术和空气能热泵技术有机地结合是当今新能源技术研究的重要内容之一。本文设计开发了一套以R134a为循环工质的直膨式太阳能光伏/光热一体化（PV/T）-空气源热泵系统,并对其运行特性展开了研究。本文对制热量为1.8k W的直膨式太阳能PV/T-空气源热泵系统进行了设计开发。首先,比较了常用制冷剂的物性参数,确定了制冷剂R134a为系统的循环工质。其次,以制热量为设计指标,对系统的PV/T集热器、风冷蒸发器、变频压缩机、冷凝器、蓄热水箱以及电子膨胀阀进行了设计计算。最后,根据选型原则对系统的主要部件以及变频驱动板、电子膨胀阀控制器、电磁阀、干燥过滤器、储液器和逆变器等辅助设备进行了选型,以此确定了连接各部件的管道管径大小以及管道材质,保证系统各部件之间的容量相匹配,实现系统高效稳定地运行。本文还对直膨式太阳能PV/T-空气源热泵系统的数据采集与监测系统进行了设计,分析并布置了温度、压力、流量、功率等测量点,并根据选用原则对温度传感器、压力传感器、流量计、功率表和自动气象站等进行了选型。利用统一建模语言（UML）方法,分析了该系统的功能需求并设计了相应的功能模块,包括系统管理模块、系统设定模块、数据采集处理模块、控制功能模块、数据记录查询模块和系统报警模块。针对不同的功能模块,设计了相应的功能界面。直膨式太阳能PV/T-空气源热泵系统设计完成之后,本文又建立了该系统主要部件的数学模型,利用MATLAB软件和REFPROP物性计算软件编写了系统的运行程序并进行计算求解。针对太阳能热泵模式和双热源热泵模式的系统运行进行了仿真,研究了将200L的水从20℃加热到50℃的过程中,不同环境参数（太阳辐射强度和环境温度）对两种模式下系统性能的影响。结果表明:无论系统以何种运行模式运行,太阳辐射强度的增大和环境温度的升高均能够提高系统平均性能系数COPm。在环境温度为20℃的工况下制取50℃的热水,太阳辐射强度由200W/m~2增加到800W/m~2的过程中,COPm在太阳能热泵模式和双热源热泵模式下分别提升了40.98%和30.55%,加热热水时长分别缩短了47.01%和38.77%;在太阳辐射强度为500W/m~2的工况下制取50℃的热水,环境温度由10℃上升到30℃的过程中,COPm在太阳能热泵模式和双热源热泵模式下分别提升了26.40%和27.65%,加热热水时长分别缩短了30.86%和34.21%。同时,在相同工况下制取50℃的热水,双热源热泵模式下系统加热热水的时间均明显小于太阳能热泵模式,当太阳辐射强度或环境温度变化较大时,COPm也相对太阳能热泵模式更加稳定。在太阳辐射强度为200W/m~2、环境温度为10℃的工况下,双热源热泵模式下的COPm比太阳能热泵模式下的COPm提高了8.12%,加热热水时长缩短了15.2%;在太阳辐射强度为800W/m~2、环境温度为30℃的工况下,双热源热泵模式下的COPm比太阳能热泵模式下的COPm提高了1.55%,加热热水时长缩短了3.7%,可见系统在较强太阳辐射强度和较高环境温度下,双热源热泵模式的COPm和加热热水时长相对于太阳能热泵模式提升不大,而在低太阳辐射强度下和较低环境温度下,系统以双热源热泵模式下运行,优势更加明显。