随着经济的增长、能源资源的日益匮乏和生态环境的急剧恶化,人类社会发展所面临的挑战愈发严峻。太阳能是一种清洁的可再生能源,可以直接进行转化和利用,并且具有普遍性、无害性、长久性、储量巨大等优点,但是在利用太阳能的光伏发电系统中存在着能量转换效率低等问题。本文以提高太阳能光电利用为出发点提出一种基于光伏发电余热的户式地源热泵供暖系统,以张家口地区为例,对该系统的运行特性进行了详细研究。首先,结合传热学相关理论知识建立了太阳能光伏组件的传热模型,对光伏组件的结构与传热特性进行了初步的介绍;模拟计算了典型日太阳电池组件温度和光电转换效率,确定了光电转换效率最优时所对应的太阳能板的温度区间,有利于通过降低光伏板温度以提高发电效率的研究。其次,提出基于光伏发电余热的户式地源热泵供暖系统,介绍该系统的工作原理,并以张家口地区某农村住宅为研究对象进行实例分析,结合该地区的气候条件与环境因素,对系统进行设备选型。最后,建立系统的TRNSYS模型,结合实际建筑,对系统进行了模拟研究,分析比较了在非采暖季时期,不同冷却流量控制下,光伏板的冷却情况、光伏板的发电量及冷却设备的耗电量;模拟分析了土壤温度的全年逐时温度变化及20年后土壤温度的变化;并以光伏板净发电量最大为基准,分析比较了本论文所提系统与热泵机组冷却系统的冷却效果、系统总发电量和耗电量,最终得出论文所提系统当冷却流量为4700kg/h时,光伏板的净发电量最大。