随着建筑面积的不断扩大及人们对建筑舒适性要求的提高,空气源热泵空调系统以其高效节能的特点强势占领市场,但低温适用性差及氟利昂制冷剂替代问题限制了其在寒冷地区的推广应用,以自然工质CO2为制冷剂的跨临界热泵形式成为新的研究热点。本文提出了一种适用于寒冷地区的太阳能辅助跨临界CO2热泵相变蓄能空调系统（简称复合热源蓄能空调系统）。该系统除具有跨临界CO2热泵本身优越的制热性能外,还实现了自然低品位热源间的互补利用和蓄能利用,可满足寒冷地区家用供暖空调和热水需求。针对该系统,本文从以下几个方面进行研究:首先,对复合热源蓄能空调系统进行系统构建,介绍了系统的组成、特点,并根据系统冷热源的不同,详细阐述了系统可以存在的多种运行模式及运行原理。以沈阳地区某500m2别墅住宅建筑为研究对象,利用DeST软件模拟计算其全年逐时负荷,按照蒸气压缩制热工况对复合空调系统各主要部件进行了设计计算。其次,对复合热源蓄能空调系统各主要部件建立数学模型,其中对跨临界CO2热泵机组的翅片管式换热器和套管式换热器建立稳态分布参数模型,对压缩机和热力膨胀阀建立集中参数模型,采用REFPROP软件对制冷剂的热物性进行计算。在此基础上,构建跨临界CO2热泵机组各模式的动态运行数学模型,并对模型离散求解,同时建立太阳能集热器、相变蓄热器等的数学模型。再次,根据系统各部件数学模型和它们之间的耦合关系,建立复合热源蓄能系统动态运行数学模型,在此基础上编写系统动态运行仿真程序,模拟分析了不同高压压力、气体冷却器出口温度、冷却水流量下跨临界CO2热泵系统的运行性能。最后,确定系统供暖运行控制策略,对复合热源蓄能空调系统进行模拟仿真,对系统在整个供暖期的运行特性进行分析。在此基础上,将本系统方案与传统集中供暖与电加热热水方案进行对比,考察复合热源蓄能空调系统的经济性和节能性。本文模拟仿真的结果表明:复合热源蓄能空调系统在供暖期制热量大于热负荷,基本能够满足建筑供暖及热水需求,系统供暖平均COP为2.28。相比于传统集中供暖与电加热热水方案,复合热源蓄能空调系统在运行经济性和节能性方面均具有明显优势。本文的研究工作可为复合热源蓄能空调系统在寒冷地区的应用提供理论参考,有助于推进热泵空调节能工作的进行。