长期以来,我国北方地区冬季采暖以燃煤为主。不仅导致一次能源消耗量巨大,而且造成的环境污染问题日益突出。而太阳能地源热泵系统利用新型清洁能源作为冷热源既节能又环保。开展严寒地区太阳能地源热泵应用技术研究,具有重要的现实意义。针对太阳能地源热泵复合系统在大庆地区的应用,采取数值模拟以及实验方法进行了系统深入的研究。主要研究内容及成果:(1)太阳能地源热泵系统理论分析。对太阳能地源热泵系统的工作原理、优势及评价指标进行了描述,并介绍了国内外对太阳能地源热泵系统的研究现状;(2)土壤温度场变化规律分析。利用TRNSYS软件对两种运行方式下不同地埋管间距以及不同地埋管埋深的地源热泵系统土壤温度场、系统COP及系统能耗等进行了模拟分析。模拟结果表明当地源热泵系统冬夏运行且地埋管间距为6m、埋深为150m时较为适宜大庆地区;(3)复合系统性能优化。利用TRNSYS软件从太阳能集热器面积、型号、进口温度、进口流量、方位角及倾角等方面对太阳能地源热泵系统进行优化分析。研究结果表明,当地埋管间距为6m、埋深为150m、太阳能集热器选择真空管集热器、集热器进水温度为50℃、集热器进口流量为0.6m~3/h、方位角为0°、倾角为45°时机组能耗最小;(4)复合系统性能季节性变化特性。利用已有的太阳能地源热泵系统实验台对不同季节的COP变化进行了分析,主要研究了系统各个季节机组的供热量、机组能耗、土壤温度场变化,利用origin软件拟合出太阳能地源热泵机组COP随太阳辐射变化的关系式;(5)复合系统不同季节运行能耗分析。利用TRNSYS软件对不同季节不同面积下的太阳能地源热泵机组进行模拟分析,模拟了各个季节太阳能地源热泵系统的运行时间、能耗及COP等的变化,利用origin软件拟合出能耗与面积之间的变化关系式。