太阳能与土壤源热泵耦合供热系统现已经在很多地区被广泛采用。土壤热泵相比于空气源热泵机组供暖稳定,机组性能不受室外气温影响而被广泛采用,且运行费用相对较低,但是由于不断从土壤取热容易造成深层土壤的温度下降较多。太阳能供热最为清洁,但是受室外气象条件影响较大,而且能流密度低,使用容易受限。因此利用两者的优缺点建立太阳能与土壤源热泵耦合供热系统,并合理分配两者的运行时间,有利于减少土壤源热泵的使用所带来的土壤热失衡,增强供热稳定性,同时有利于缓解供热所带来污染的问题并减少运行费用。本论文重点以青岛地区为例,针对某农村独立住宅所使用的太阳能—土壤源热泵系统进行优化设计分析。该用户原供暖方式为独立土壤源热泵,现改为太阳能—土壤源热泵系统。通过对交替运行模式的最佳运行时间比例进行了理论分析计算,在确定了太阳能和土壤源热泵的工作时间比例之后通过太阳能保证率来确定集热器的最合适的面积大小。该系统可以在阳光充足时尽量减少土壤源热泵的运行时间,不但能减少运行费用还有利于土壤温度的恢复,减少土壤取热量。由于太阳能集热器系统的初投资较高,所以本文的结果对于设置合适的集热器面积,降低系统的费用具有指导意义。本文首先分析太阳能热源与土壤热源的特点,并对太阳能集热器的换热过程及埋地换热器在土壤中的传热机理作出正确分析并以此对太阳能-土壤源热泵系统的交替运行模式的各部件建立了模型并进行了模拟计算。利用土温计算模型分析了青岛地区采暖季土壤原始温度分布特点,对土壤源热泵连续运行时埋管周围土壤温度场分布规律进行了研究,建立了土壤温度恢复模型,并利用控制容积法对二维非稳态轴对称圆柱方程进行了离散。研究结果确定了系统交替运行时,近盘管处土壤温度恢复速率的最佳状态,并计算出此时太阳能热泵系统运行的时间应控制在45.8%,以此确定出集热器面积的大小。由于条件的限制,本论文只对青岛地区太阳能-土壤源热泵系统的供暖运行状况及设备的选型进行了模拟研究。模拟计算的结果还有待于通过实验来验证,本论文研究目的在于能为太阳能-土壤源热泵系统的实际设计、运行及管理提供参考。