节能减排是我国现阶段各个领域的重点发展方向。随着经济的发展及社会的进步,人们对能源的需求量越来越大,能源匮乏问题愈加突出。太阳能作为一种可再生能源,取之不尽,用之不竭,充分利用太阳能,是解决全球能源紧缺的有效途径。空气源热泵能够吸收空气中的低温热源,经热泵的温度提升作用,制取较高温度的气体或液体热源,空气源热泵与太阳能集热系统相结合能有效地弥补传统太阳能热水系统在雨雪、阴天等光照不足情况下供热不足、效率低等局限性,并广泛应用于各类热水工程。本课题的研究内容为根据太阳能-空气源热泵热水系统运行特性,研究在满足用水需求的前提下,实现空气源热泵运行的高效控制,进而达到太阳能充分利用。具体工作如下:(1)太阳能-空气源热泵热水系统热泵运行控制策略设计与实现。基于太阳能-空气源热泵热水系统运行原理,在充分利用太阳能和满足用水需求的前提下,提出了空气源热泵运行控制策略;根据热泵运行特性,结合热泵运行历史数据,建立了热泵制热量计算模型;分析了集热器集热性能的影响因素,建立了基于正态分布的太阳能集热器集热量计算模型;利用TRNSYS进行热泵运行仿真,优化热泵运行参数。(2)系统仿真模型的建立与能耗分析。根据太阳能热泵热水系统的特性,建立太阳能-空气源热泵热水系统仿真模型,将传统控制策略与所提出的热泵运行节能控制策略导入该模型,分析了不同天气条件、不同季节以及全年系统的运行状况,分析两种控制策略的能耗情况及经济效益,结果表明:与传统控制策略相比节能控制策略能够延迟热泵开启的时刻,减少热泵的开启次数及开启时间,优先利用太阳能对热水进行加热,可充分利用太阳能,并取得更好的节能和经济效益。(3)太阳能-空气源热泵热水控制系统设计。根据太阳能-空气源热泵热水系统工作原理、各模块的数学模型以及所提出的节能控制策略,以触摸屏为控制核心,设计了太阳能-空气源热泵热水控制系统,完成了系统设计、控制器及传感器选型、控制程序开发、人机交互界面的设计,实现了数据的采集、计算、显示、转发以及报警等功能。系统运行测试结果表明与仿真结果能够较好的一致性。