太阳能属于可再生能源,具有清洁、价格低廉和分布广泛的优点。空气源热泵将空气作为冷热源,仅需要少量的电能输入实现为建筑制冷或供热的目的,有利于对资源的高效利用以及可持续发展。对于我国常规能源缺乏的藏区、川西地区,太阳能和空气源热泵的利用对减轻常规能源消耗、促进建筑节能及缓解紧张的能源局势起到极其重要的作用。太阳能与空气源热泵联合供暖系统结合了太阳能采暖、空气源热泵两种技术,可优势互补、取长补短,实现供暖系统高效、全天候运行。藏区昼夜温差大,川西地区冬季低温高湿,空气源热泵机组的制热能效比由于低温和结霜问题会迅速衰减,这些因素限值了空气源热泵的应用;而藏区和川西地区太阳能资源丰富,为太阳能与空气源热泵联合供暖系统(以下简称联合供暖系统)的利用提供了良好的资源条件。在联合供暖系统中,热泵机组大多采用传统的温差控制方法,即利用水箱水温的变化简单地实现热泵机组的启停控制。空气源热泵多在低温高湿的夜晚运行,其COP会因为低温和结霜问题而衰减。对于联合供暖系统,通过采取合理的运行策略,可使热泵机组尽量避开低温结霜区,而在机组的高效时间段运行,将热量储存在水箱中。而在改进运行策略前首先要进行联合供暖系统主要设备的容量匹配,其中包括太阳能集热器面积及空气源热泵容量的选取、蓄热水箱容积的设计。如何将太阳能热水采暖和空气源热泵有机结合,以保证联合供暖系统尽可能的经济和稳定供热是亟待解决的问题。本研究提出了太阳能与空气源热泵联合供暖系统容量匹配及运行优化模型,并利用遗传算法进行求解,主要完成以下工作:1.分析了系统工作原理,并从集热系统、空气源热泵机组、建筑采暖热负荷三部分分析了联合供暖系统的影响因素。2.建立了系统主要部件模型,并在此基础上建立了联合供暖系统容量匹配及运行优化模型。3.以联合供暖系统的寿命周期费用为目标函数,以太阳能集热器面积、空气源热泵容量、蓄热水箱容积、热泵启停温度、热泵启停温差为优化变量,使用MATLAB软件对联合供暖系统进行数学建模,并采用遗传算法进行同步优化计算,得到了各地区联合供暖系统的容量匹配及运行控制策略。4.对联合供暖系统进行了单一容量匹配和单一运行优化,对比分析常规优化方法的局限性,凸显容量匹配及运行同步优化方法的优势。本研究在考虑空气源热泵机组结霜除霜问题的基础上,综合考虑系统容量及热泵运行策略,对太阳能与空气源热泵联合供暖系统的容量参数及运行参数进行了同步优化。除拉萨地区以外,节约系统生命周期费用的同时,各研究地区系统COP都有所提高,说明本研究的优化方法能很好的解决实际工程中的容量匹配及运行优化问题。对比研究表明系统单一运行优化,节能效果较明显;为进一步挖掘节能潜力,将与热泵运行最密切相关的容量参数——水箱容积纳入运行优化,节能效果显著,使得联合供暖系统更经济节能,该对比结果进一步验证了容量参数与运行参数是存在交互关系的,单独分开各自优化是有局限性的。