太阳能作为取之不尽、用之不竭、无污染的天然绿色能源,得到了广泛应用,缓解了当今日益严重的能源短缺和环境污染问题,同时带来显著的经济效益。传统的太阳能热水工程除了系统设备的固定开销,其运行成本主要集中在电气控制柜和水泵等设备的电费消耗,在日照条件良好的情况下,可为系统带来长期稳定的经济收益。但太阳能受地域分布不均、阴晴不定等环境因素的影响,导致系统节能收益不稳定,甚至可能无法满足用户基本用水需求。热泵技术作为备受关注的新能源技术,获取空气、水或土壤中的低位热能,使用少量电能做功,转移至高位热能。太阳能热泵系统将太阳能集热与热泵技术相结合,优势互补,如何有效控制两者协调工作,发挥系统节能效益的最大化是当前研究的难点。研究旨在搭建一套完整的太阳能热泵单水箱系统,并设计新型控制器和一种节能优化控制策略。从控制器的需求分析引出控制器功能设计的主要内容。在控制策略方面,深入分析单水箱典型控制策略,并在此基础上,以系统最低费用为目的,设计了一种节能优化控制策略。节能优化策略使得系统能够根据工况匹配最佳的控制策略并进行最优的参数设置,对实际运行环境进行预判,确定热泵机组的最佳使用时间和使用组数,提高太阳能集热循环的使用效率。分析控制器存在的不足,提出整合中继器功能的优化设计,从数据采集、网络通信、数据库交互和数据处理等多个方面论述优化设计可行性。针对新型控制器的性能优化或功能扩展,给出具体的实现方案。远程更新实现了系统真正意义上的远程监控,完全摆脱现场烧录的繁琐,打破了时间空间的限制。对太阳能热泵系统控制器进行以下测试:EMC测试确保控制器能够可靠稳定地运行;使用滑动变阻器组与信号发生器模拟温度与液位,进行典型控制策略的临界条件测试;从连接性测试和丢包率测试两个方面测试控制器在网络通信方面的性能;设计对比实验,从服务器获取系统运行数据,并进行分析论证。结果表明:节能优化控制策略能够有效地提高系统节能效率。