随着一次能源的短缺和环境污染的加剧,“低温空气源热泵”和“建筑一体化的太阳能集热系统”在我国“煤改电”政策中被列为推广使用的建筑材料,因此二者结合应用将成为未来建筑节能的发展趋势。本文提出了一种适用于小型别墅建筑的太阳能—空气源热泵双热源热水、采暖及制冷三联供系统,并对该系统的热性能及经济效益进行了模拟优化研究,获得了一系列集太阳能、热泵技术相结合、适用于小型建筑供热、制冷系统设计的理论参考依据。以青岛气象参数为例,运用TRNSYS软件模拟了别墅建筑的逐时热水、采暖及制冷负荷,根据所得结果,以最大逐时冷、热负荷为依据,设计了太阳能集热面积、水泵流量、热泵容量和水箱容积;分析了该系统在热水、采暖及制冷模式下的循环过程,为仿真模拟奠定了理论基础。搭建了双热源三联供系统的TRNSYS仿真模型,并模拟了系统的全年运行情况,分别获得了热水、采暖及制冷模式下的供回水温度及系统能耗仿真曲线,分析了热泵制冷时的余热回收效果。该研究结果表明,在满足冬季采暖需求下,非采暖期的太阳能集热量远高于热水负荷,因此热泵制冷时回收的冷凝热无法得到充分利用,造成了一定的能源浪费,太阳能与空气能也不能良好的匹配。针对该系统的设计和运行控制问题,本文采用了正交试验的方法,在全年热水、采暖模式下,以生命周期成本为优化目标,对集热面积、单位集热面积的水箱容积、集热器倾角、集热循环和热泵循环的开启温差进行了优化:得到了各优化参数对太阳能集热量和系统运行能耗的影响规律,确定了最终设计、控制参数,避免了能源浪费,降低了系统初始投资。基于最终的优化结果,研究了双热源三联供系统、太阳能电辅系统、空气源热泵系统和余热回收型热泵系统的热性能,其中双热源三联供系统的性能更佳、运行能耗更低。本文采用动态费用年值法对上述系统的经济性进行了分析,结果表明,三联供系统的经济效益更显著,可在5年内收回投资成本,值得推广应用。本课题在查阅大量中外相关文献的基础上,研究了双热源三联供系统的热性能及节能经济效益,研究结果表明,在满足建筑物冷、热负荷的需求下,太阳能与空气能可较好的结合应用,具有明显的节能经济优势,为该系统进一步的研究及推广提供了佐证。