太阳能-地源热泵跨季节蓄热组合(SAGSHP)系统可在全年利用太阳能的基础上弥补太阳能作为单一热源的不稳定性,有利于资源的可持续利用,已被广泛用于暖通空调领域。传统SAGSHP系统地埋管群主要包括串联与并联两种形式,管群串联式系统具有换热温差大的优势,但其整体换热效率低;管群并联式系统可获得较大的换热效率,但其换热温差偏小。为克服传统SAGSHP系统管群串联连接换热效率低而并联连接换热温差小的问题,从而获得较高的换热温差与换热效率,本研究提出了一种地埋管群分区串并联的SAGSHP组合系统。利用TRNSYS-18建立了分区串并联式SAGSHP组合系统物理模型,模拟分析了不同串并联分区面积、不同蓄热量的情况下,系统的运行模式、土壤温度场、地源热泵进出口温度、短期蓄热水箱平均温度的变化情况,得到了分区串并联式SAGSHP组合系统的最佳分区与蓄/取热设计原则;进一步,建立了分区串并联式SAGSHP组合系统的优化模型,研究了不同地区分区串并联式SAGSHP组合系统容量与运行的匹配关系,为该系统的合理利用提供指导。主要研究结果及结论如下:(1)通过建立分区串并联式SAGSHP组合系统物理模型,在不同串并联分区面积、不同蓄热比例的情况下进行系统性能模拟分析,并与同规模下传统系统进行对比,结果表明:串联区与并联区蓄热比例不建议按照分区面积分配,但若盲目缩小地埋管群面积、增大蓄热比例,SAGSHP系统虽在供热初期可满足直接供热条件,使热泵开启时间减少,但后期土壤温度下降过快,且热泵COP与系统SCOP较传统系统均有所降低。在串联区与并联区面积比为1:4,蓄热量为3:2时,系统具有最好的综合性能,此时热泵COP可达4.5,系统SCOP可达5.2,SCOP较传统并联系统提高13.0%,较传统串联系统提高18.1%,且系统运行状况稳定,可满足末端供暖需求。(2)以全生命周期内费用最小为目标函数,建立分区串并联式SAGSHP组合系统优化模型,对典型城市进行系统容量匹配,结果表明:在太阳能资源丰富的严寒和寒冷地区,采用太阳能短期蓄热即可满足用户采暖需求,故不建议该气候区采用太阳能长期蓄热作为建筑采暖热源。对于严寒-太阳能不丰富地区,建议采用推荐范围内的最低太阳能保证率设计系统规模;而对于寒冷-太阳能不丰富地区,可通过太阳能集热面积与蓄热水箱、热泵容量的合理配置,提高系统的综合性能。(3)以全生命周期内费用最小为目标的系统运行优化结果表明:各地区推荐蓄热温差为5~8℃。在严寒地区,随着太阳能资源丰富程度的降低,各城市最佳蓄热温差逐渐减小,而在寒冷地区则呈相反趋势。除代表严寒-太阳能资源一般地区的乌鲁木齐外,若蓄热水箱温度低于采暖设计供水温度,不建议通过增大流量的方式从蓄热水箱获取热量,推荐直接开启地源热泵以满足用户需求。(4)各典型城市容量匹配与运行优化对比结果表明:优化后虽然热泵COP总体上变化不大,但系统SCOP显著提升。进行容量匹配后系统SCOP最高可提高20%以上,进行运行优化后寒冷地区SCOP提高率可高于同太阳能资源的严寒地区4倍以上。若系统经济性相差不大,推荐在太阳能资源较丰富以及一般的地区,对严寒地区采用容量匹配,寒冷地区进行运行优化。通过上述研究,获得了分区串并联式SAGSHP组合系统的最佳设计原则,并证明了系统运行的高效性与稳定性。在此基础上,进行了该系统在不同类型气候区的适用性与优化研究,使系统在节约全生命周期费用的同时,提高系统SCOP,为系统在各类气候区的高效利用提供了设计方案与运行策略。