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地热能作为一种绿色低碳的可再生能源,具有储量大分布广清洁稳定的特点。针对严寒地区冬季建筑负荷大,使用传统能源供暖会造成环境污染问题,提出了采用土壤源热泵技术实现季节供能。土壤源热泵作为一种可以实现冬季制热夏季制冷的新型可持续利用的技术,具有广阔的应用前景。但由于哈尔滨地区季节温度差异比较大,导致对土壤温度的采补达不到平衡,会造成土壤温度场的热失衡,长此以往不利于土壤源热泵系统的运行。为实现土壤温度场的采补平衡,提出了太阳能耦合土壤源热泵系统的解决思路,并对此进行相关研究。本文依托于哈尔滨地区某供暖示范工程,借助Meteonorm获取哈尔滨地区的典型气象数据,通过优化地温动态变化参数,利用TRNSYS搭建建筑负荷模型与土壤源热泵系统模型,对严寒地区土壤源热泵系统采补平衡问题进行分析。通过TRNSYS对建筑的围护结构和负荷需求时间等相关参数进行设置,将供暖时间设置为10月20日—4月15日,供冷时间:6月10日—8月20日,其他时间为过渡期。通过模拟得出建筑冬季最大热负荷为317.43kW,夏季最大冷负荷为152.69kW,最大负荷比(冬:夏)为2.08:1,累计负荷比(冬:夏)为5.96。通过热响应测试实验测得土壤热物性,土壤原始温度场为15℃,热导率为1.28W/(m.K),土壤比热容为2100kJ/(m~3.K);通过TRNSYS搭建土壤源热泵系统仿真模型,在系统运行一年后,土壤温度为14.17℃,下降了0.83℃。同时在模拟的基础上,依托于哈尔滨地区某供暖示范工程进行土壤源热泵实验,实验结果表明:供暖一周后土壤温度为14.89℃,下降了0.11℃;至8760h土壤温度场变化为14.31℃,与初始温度场相比下降了0.69℃,比模拟结果高0.14℃,在可接受的误差范围之内,证明了土壤源热泵仿真系统的正确性。土壤源热泵系统模拟运行十年后,土壤温度场为11.89℃,下降了3.11℃;系统运行十年能效比由4.52下降为3.09;确定了土壤冷堆积问题的存在,为实现采补平衡,提出了太阳能耦合土壤源热泵系统。根据土壤温度场冷堆积的程度,对太阳能集热器参数进行计算,最终确定太阳能集热器面积为282m~2,单位面积流量0.072m~3/(h.m~2),设计流量为20.304m~3/h,集热器的倾角为55°81′。全年整个供冷供暖周期结束后,土壤温度场为14.91℃,与单一土壤源热泵系统实验相比提高了0.6℃,系统运行十年后土壤温度场为14.80℃,比单一土壤源热泵系统提高了2.91℃,仅比原始温度场下降了0.2℃,进而证明了太阳能耦合土壤源热泵系统对地温平衡的可行性。