我国北方大部分地区冬季供热主要以燃煤发电机组为主,环境污染严重。多风寒冷地区采暖期与强风季重叠,风能供热是减少雾霾的有效途径之一。风能直驱热泵供热技术是目前能源领域研究的热点问题,研究驱动热泵的垂直轴风力机具有重要的学术意义。选取张家口地区采用节能措施的15m~2居民住宅为算例,以驱动热泵压缩机的垂直轴风力机为研究对象,进行设计选型。首先采用理论分析方法,研究垂直轴风力机与开启式压缩机的匹配特性;从气候条件出发,确定额定风速、供暖热负荷等,考虑热泵制热系数、各装置效率,确定垂直轴风力机额定转速及输出功率,探讨风轮设计方法并完成设计;其次采用数值模拟方法,校核并分析驱动热泵压缩机的最佳风轮转速范围;最后以现有200W额定功率的垂直轴风力机为例对比验证了实验研究与数值模拟两种方法。结果表明:选用额定功率为300W的垂直轴风力机驱动额定功率为250W的压缩机,当风速大于或等于额定风速时,在额定风轮转速下,系统将处于最佳运行状态;所设计的垂直轴风力机风轮最佳叶尖速比约为3.4,风能利用系数在0.2左右,分析匹配特性得到在9m/s额定风速下驱动压缩机的最佳风轮转速范围为350~375r/min;在设计选型时可优先采用数值模拟方法对垂直轴风力机进行初步设计校核,以节约成本。探究风能直驱热泵系统的垂直轴风力机与开启式压缩机的匹配规律、系统选型及风轮设计方法,寻求系统选型思路以及运行最佳工况,其研究结果可为风能直驱热泵系统优化设计与运行提供理论参考。