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由于墙体材料的传热特性和热容量的限制，日光温室蓄放热量有限，温度环境调控能力差，冬季低温及冷害时有发生。主动蓄放热系统（AHSRS）投资、运行费用少，加温和节能效果显著，但在高寒地区以及太阳辐射较弱的天气等条件下，室内温度仍难以保证，系统集热性能、加温稳定性以及应对极端天气的能力仍有待提高。为提高主动蓄放热系统集热效率，增强日光温室抵御低温能力，设计了一套主动蓄放热-热泵联合加温系统（AHSRHPS）。白天运行主动蓄放热系统，将北墙获得的太阳辐射能储存到蓄水池中；根据天气情况及蓄水池水温变化适时开启热泵机组，降低主动蓄放热系统循环水温，进而提升其集热效率；夜间室内气温较低时，通过主动蓄放热系统放热。试验结果表明：与对照温室相比，试验温室夜间气温高出5.26～6.64℃；热泵机组制热性能系数COPHp为4.38～5.17，主动蓄放热系统可为热泵机组热源提供充足的热量，保证理想的热源温度；在日光温室特定的光热环境下，主动蓄放热-热泵联合加温系统的集热效率达72.32%～83.62%，总体COPSys值达5.59，节能效果显著。主动蓄放热-热泵联合加温系统加温和节能效果显著，但系统技术参数及工艺仍有待优化。通过对系统进行能量平衡和可用能（Exergy）分析，得出系统及各组件的性能系数、可用能损失、损失比和可用能效率，以此为依据对系统进行性能评价和优化。试验结果表明：系统一天中集热和保温阶段可用能损失总量为9.77×104kJ，可用能效率为48.7%；可用能损失最大、可用能效率最低的组件是主动蓄放热装置，其次是热泵装置、循环水泵和蓄热水箱，其可用能损失比分别为78.7%、8.3%、7.7%、5.3%，可用能效率分别为25.6%、38.3%、75.0%、88.2%。就整个系统而言，最需要进行技术优化的是主动蓄放热装置与热泵装置，可用能损失主要由有限温差传热引起，降低传热温差、减少有限温差传热过程以及改进生产工艺是优化的重点。试验期间系统的集热效率为89.0%～100.5%，热泵装置COPHp达5.48～6.08，性能大大高于传统太阳能热水系统以及水、地源热泵。应用主动蓄放热-热泵联合加温系统提高日光温室夜间温度是可行的，应用热泵提升主动蓄放热系统集热效率，增加总体蓄热量是有效的。在系统及各组件优化过程中需要综合考虑系统的经济性、可靠性和热力学性能，选择最佳的平衡点。本研究可为温室低碳节能技术的发展提供科技支撑，为温室加温系统性能评价和优化设计提供新的思路。