随着世界能源问题的日益严峻,新能源技术蓬勃发展。其中,太阳能作为一种典型的清洁能源,具有廉价、易获得且储量丰富的优势。另一方面来说,热泵是一种节能效果明显的制热技术,能够从中低温热源吸热,获得更多数量或更高品位的热量,是一种极具发展前景与潜力的技术。直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)系统将太阳能与热泵循环进行有机结合,将太阳能作为直接或间接热源为热泵系统提供热量,既有效的利用了太阳能,又弥补了太阳能能量密度低、受天气影响明显和能量供应不稳定的缺陷。DX-SAHP系统作为热泵技术和太阳能结合的典范,既发挥了热泵的优势又获得了更广泛的热源,是一种优越的太阳能热利用技术。本文模拟研究了环境参数和运行参数对系统性能的影响。主要内容如下:搭建了以R290为工质,以微通道太阳能集热/蒸发器、压缩机、微通道冷凝器、蓄热水箱、电子膨胀阀为主要部件的DX-SAHP系统实验平台,用以供应生活热水。构建了相应的数据采集控制系统,对实验过程中的数据进行采集、整理和分析。对系统性能分析所涉及性能指标参数进行了不确定度分析,结果表明各指标不确定度皆在5%范围以内。为验证系统实验性能,对DX-SAHP系统进行了春季工况测试。春季测试结果表明,系统制热量能够维持在905-1460 W,COP在2.71以上,集热效率在0.71以上。以R290微通道DX-SAHP实验平台为基础,建立了系统各部件的物理结构模型、传热模型和制冷剂热物性参数模型。其中主要对微通道太阳能集热/蒸发器、压缩机、微通道冷凝器、蓄热水箱和电子膨胀阀建立结构模型;对制冷剂的热物性参数,如状态方程、导热系数、动力粘度、表面张力等建立数学模型。针对不同状态的制冷剂,采用相应的传热关联式以提高计算精度。利用Matlab编写了模拟程序,以焓值和制冷剂充注量为收敛判据对相应过热度下DX-SAHP热力性能进行数值模拟。利用编写的数值模拟程序研究了环境参数和运行参数对DX-SAHP性能的影响,主要包括环境温度、太阳辐射强度、室外风速、过热度、压缩机转速、初始水温和制冷剂充注量等对系统性能的影响。基于相同的运行工况,将模拟数据与实验数据进行了对比,发现平均相对误差为5.29%,验证了模型的准确性。特别地,对定过热度和变过热度下系统充注量进行了模拟和实验研究。模拟结果表明,COP、集热效率、冷凝压力和制热量则随着充注量增加而增加,且增加长速率越来越小。过热度恒定时,充注量越大,蒸发压力越低,质量流量越小;变过热度时,充注量越大,蒸发压力越高,质量流量越大。