随着人们对生活环境的日益重视,人们开始寻求对环境无污染的制冷剂。由于氢氟氯烃HCFC、氢氟烃HCF对大气造成的严重污染、臭氧层的严重破坏,造成温室效应,这类制冷剂通过各国制定的相关法律被禁止或减少使用。所以人类开始寻求无毒、对环境无污染的并且符合取之不尽用之不竭的新型制冷剂。从十九世纪CO2作为制冷剂走入大家的视野,它的导热性能良好,热稳定性能比较高,GWP为1,ODP为0,是一种无毒不易燃的新型、绿色环保制冷剂。太阳能作为一种大自然特有的热能,被广泛的应用于热泵系统中,将两者的结合是否能够提高系统效率和节约能源。本文将对太阳能-空气双热源单级压缩CO2热泵热水器系统进行研究。本文通过对太阳能-空气双热源单级压缩二氧化碳热泵热水器系统中的压缩机、节流阀、气冷器的数学模型、双热源复合换热器分别建立了数学模型,其中气冷器、双热源复合换热器使用分布参数法。通过模拟运行双热源模式、单一太阳能模式、单一空气源模式三种供热模式,对比分析三种供热模式在相同太阳能进水温度下系统制热量、系统COP、用户侧出水温度的数据对比;在相同太阳能热水进水流量下系统制热量、系统COP、用户侧出水温度的数据对比。通过对比这三组数据在各个工况下得到的对比结果,得到了太阳能-空气双热源单级压缩二氧化碳热泵热水器系统在不同模式下的系统运作特性,确定在不同工况下系统的最佳运行模式。本文根据河南地区冬季家用热泵热水器运行工况进行模拟实验,将模拟计算结果与课题组前人单级跨临界CO2热泵热水器实验结果进行对比分析,误差在5%以内。本文只研究了太阳能热水出水量的变化、太阳能热水温度的变化、环境温度的变化对系统的影响,结果表明,系统的性能与这些因素成正比变化。在复合换热温差范围内,双热源模式较单一空气源模式制热量提高了0.1%~36%,系统COP提高了21%~34%,用户侧出水的温度增加了23%~35.6%。和单一空气源模式相比,单一太阳能模式的制热量增加了21%~35%,系统COP提高了21.4%~33.3%,用户侧出水温度提高了22%~30.9%。在复合换热温差之内,当环境温度低于-5℃,用单一太阳能模式运行,环境温度高于-5℃,用双热源模式运行。