随着西部高寒地区城市建设的快速发展,以西藏拉萨,四川川西阿坝州、甘孜州,青海省等为代表的西部高寒地区的冬季建筑采暖问题受到高度关注。高寒地区气候寒冷、空气干燥、太阳辐射量大、生态环境脆弱、物资匮乏,这些气候、资源及环境特点要求高寒地区供暖模式不能照搬内地经验,需要重新进行分析。本文从研究高寒地区室外气象参数出发,采用LMS AMESim软件建立空气源热泵制热系统模型,进行系统影响因素分析,通过热泵系统设计与优化,为今后更复杂的气候地区热泵采暖提供了设计参考。首先,通过对高寒地区室外气象条件进行分析,得到供暖热泵系统设计目标与设计主要影响因素。根据对不同地区机组室外进风温度的分析,将机组设计分为三类:HP-10机组,负荷容量为3kW;HP-15机组,负荷容量为4.6kW;HP-20机组,负荷容量为6kW。同时,确定了机组采用分体式空调系统,制冷剂采用R404A环保冷媒等相关结构设计。其次,利用LMS AMESim软件建立制热系统模型,分析了进风温度、制冷剂充注量、冷凝器风量、毛细管长度、冷凝器列数、蒸发器列数等参数变化对热泵机组制热量和COP的影响。同时,研究蒸发器面积对高寒地区热泵结霜的影响,对高寒地区各区域进行了结霜时间统计分析,得出结霜时间占采暖季总时间比例在1.63%~47.45%,拉萨结霜时间占比仅为1.72%。最后,利用LMS AMESim软件综合各参数变化对热泵机组的性能影响,采用正交试验方法对机组进行参数优化,根据制热量与COP的显著性分析,得出冷凝器列数为主要影响因素,而蒸发器列数为最小影响因素。最后,综合机组制热系数COP与厂家生产经验,得到各类机组设计参数。采用建立标准日方法,通过热泵仿真得出HP-10机组在拉萨运行的采暖季COP为2.6;同时对HP-10机组在拉萨、松潘、甘孜三个地区进行采暖季能耗分析,得出相应节能温度点为0℃、2℃和4℃。通过参数优化后的三类机组的制热量仿真值分别为3.11kW、4.82kW、6.24kW,满足机组设计要求。利用优化后的参数完成了HP-10机组的样机设计,以及焓差实验室的测试。数值模拟与机组实测结果对比,误差在10%以内,再次验证了LMS AMESim空调制热系统模型的准确性,优化后的参数对高寒地区的机组设计具有参考意义。