随着社会经济的迅猛发展,人们对于建筑热舒适性的要求也越来越高,随之而来的便是建筑供暖供冷能耗的大幅提升。也正由于节能减排的巨大压力,催生了一批又一批建筑节能的新技术,绿色建筑的发展已经日趋成熟。当前建筑正朝着近零能耗建筑阶段迈进,这就意味着需要在加大可再生能源的利用的同时开发更高效的供暖供冷设备。太阳能热泵系统作为结合太阳能与热泵技术的优点,实现高效节能运行的设备成为近零能耗住宅的首选。而目前对太阳能与热泵的结合方式还缺乏足够研究,无法实现不同温度的太阳能的梯级利用并且未解决夏热冬冷地区频繁除霜供暖不稳定的问题。实现太阳能的高效利用,充分发挥太阳能与热泵结合的优势,获得高效稳定运行的太阳能热泵热水系统成为本文研究的目标。本文根据夏热冬冷地区气象特点和近零能耗住宅的需求,提出一套嵌套式三水箱太阳能热泵热水系统,满足建筑供冷、供暖、供生活热水的需求。冬季系统利用辅水箱储存低温太阳能,用于热泵机组反转除霜,不仅提高了太阳能利用率,而且保证系统主水箱供暖温度的稳定性,从而解决热泵机组在夏热冬冷地区频繁除霜而引起的供暖温度不稳定的问题。生活热水水箱嵌套在主水箱中,减少散热面积和温差,使系统更加节能。同时本文根据提出的太阳能热泵热水系统,建立不同模块的数学模型,并且利用Fortran语言编写系统仿真模拟程序,实现系统全年不同模式下的仿真模拟运行。利用仿真程序,文章首先对比了串联和并联模式的运行特点,发现在除霜季节串联模式系统效率更高,在非除霜季节并联模式的系统效率更高。然后,本文深入对比在并联模式下优先供暖模式与优先生活热水模式,发现优先生活热水模式能有效减少电加热的使用,并且集热板平均工作温度较低,具有更高的系统效率。综上,得到系统在夏热冬冷地区应采用优先生活热水的并联模式运行,具备更高系统性能。再者,文章根据系统特点提出该系统针对近零能耗住宅的设计方法,并且根据拟建杭州地区近零能耗住宅模型的负荷情况和气象情况,设计了 一套适合于该建筑的太阳能热泵热水系统,根据,全年运行的模拟计算,系统全年单位面积能耗为13.3KWh/m2,实现建筑的近零能耗效果。最后,本文在浙江江山的农村住宅针对其中一间房的供暖进行了并联式太阳能热泵系统供暖应用实验,测试结果显示,供暖季太阳能集热率为56%,热泵COP=3.5,房间温度达21.5℃。结果说明太阳能热泵并联工作可以实现太阳能集热和热泵COP的共同提高,同时取得较好供暖效果。根据实验结果,论文提出系统工程优化建议,为近零能耗住宅供冷供暖提供解决方案。