近年来,热泵技术作为安全、节能、环保、高效的可再生能源利用技术已日趋成熟,应用也日趋广泛,主要原因在于节能效果良好。随着热泵系统的装机量和利用率的不断上升,热泵系统的运行能耗也得到广泛关注。由于热泵系统的运行时间的不断增长,热泵系统的能效会逐步降低。经研究,在严寒地区热泵系统冬季运行能耗普遍较低,这是由于热泵系统的长期运行和土壤的取热量较大,导致土壤温度逐年降低,而土壤自身温度恢复能力有限,不能满足热泵系统长期高效地运行。本文通过TRNSYS软件模拟分析了严寒地区的办公建筑的建筑负荷,并系统的研究了地埋管热泵系统中的机组选型方法,地埋管选型方法和水泵的选型方法。模拟分析了地埋管—热泵系统在严寒地区的运行能耗,并以此做为基准,对热泵系统进行优化研究。模拟分析了两种补热方式下热泵系统的运行能耗:太阳能系统与热泵系统在串联和并联两种连接方式下系统运行能耗和补热塔补热工况下热泵系统的运行能耗。并改变在并联模式下太阳能系统的运行时间对系统进行优化,比较分析了太阳能系统不同连接方式对系统能耗的影响以及土壤在不同情况下的温度变化和补热塔系统补热情况下对系统能耗的影响,分析其对土壤进行补热的效果,降低热泵系统运行能耗。研究结果表明,在严寒地区独立土壤源热泵系统夏季COP为4.2,冬季COP为2.6。太阳能集热板串联补热系统夏季COP为4.9,冬季COP为3.08。太阳能集热板并联补热系统夏季COP为5.0,冬季COP为3.19。补热塔补热系统夏季COP为4.0,冬季为3.3。通过对三种补热方式的经济性研究,补热塔补热的经济效益最明显。通过的不同面积的太阳能集热板补热效果的比较分析可知,在太阳能集热板补热系统中,针对于建筑面积1280m~2的办公建筑,210m~2的太阳能集热板补热效果经济效益最大。综上所述,地源热泵系统补热系统在严寒地区可以解决土壤热平衡问题,且可以提高热泵系统的COP,本文的结论对太阳能-地源热泵系统在实际工程中的应用具有一定参考价值。