直膨式太阳能热泵热水系统结构紧凑、成本较低,相对于传统空气源热泵热水器,制热性能明显提升。然而直膨式太阳能热泵热水系统设计缺少成熟的基础理论和规范,已有研究大多给出直膨式太阳能热泵热水系统优于传统空气源热泵热水系统的结论,但并未给出此结论的适用条件。针对上述问题,本文做了相关的研究工作,主要研究和结论如下:(1)编写直膨式太阳能热泵热水系统的仿真计算程序,计算并获得了环境参数对系统热力性能的影响规律:环境温度由0℃升高至40℃,热水加热时间缩短了53.7%,平均制热性能系数增大了130.9%;太阳辐射强度由0 W/m~2增大至800W/m~2,热水加热时间缩短了26.6%,平均制热性能系数增大了40.7%;风速由0 m/s增大至6 m/s,热水加热时间缩短了18.7%,平均制热性能系数增大了23.1%。结果表明:环境温度对系统热力性能的影响程度最大,太阳辐射强度的影响程度次之,风速的影响程度最小。(2)直膨式太阳能热泵热水系统中集热蒸发器是重要部件,本研究利用直膨式太阳能热泵热水系统仿真程序,引入敏感性系数作为评价指标,以确定集热蒸发器的关键设计参数。研究发现:集热蒸发器面积对平均制热性能系数与平均加热功率的敏感性系数分别为0.201和0.223,影响最为显著,集热蒸发器吸收率次之,最终将集热蒸发器面积和集热蒸发器吸收率确定为关键设计参数,研究结果为系统开发设计与优化奠定了理论基础。(3)利用直膨式太阳能热泵热水系统和空气源热泵热水系统仿真计算程序,在西安的夏季晴天、夏季阴天、冬季晴天、冬季阴天四种气象参数下,以相同热水需求为前提,对比研究了直膨式太阳能热泵热水系统与空气源热泵热水系统的热力性能优劣。研究结果发现:在夏季晴天、夏季阴天、冬季晴天,直膨式太阳能热泵热水系统的热力性能优于空气源热泵热水系统,仅在冬季阴天,前者劣于后者,这说明在西安的气象条件下,直膨式太阳能热泵热水系统具有更高的热力性能,该部分研究思路和方法可扩展至其他地区。(4)对比研究了直膨式太阳能热泵热水系统与空气源热泵热水系统的热力性能,获得了直膨式太阳能热泵热水系统优于空气源热泵热水系统的适用条件。若以加热时间作为热力性能的评价指标,当环境温度y与太阳辐射强度x的取值在直线y(28)0.1235x-27.066右侧时,直膨式太阳能热泵热水系统更优,反之空气源热泵热水系统更优。若以平均制热性能系数作为热力性能的评价指标,当环境温度y与太阳辐射强度x的取值在直线y(28)0.1492x-37.893右侧时,直膨式太阳能热泵热水系统更优,反之空气源热泵热水系统更优。