我国传统供暖方式存在低效、高耗能、环境污染严重等多种弊端,因此,国家大力提倡发展热泵技术,热泵系统具有节能、清洁、高效等多种优点。近年来,空气源热泵在我国部分地区被广泛应用,但在较为严寒的地区使用还存在诸多问题。因此,需要改良空气源热泵技术,扩大空气源热泵应用范围,满足热泵在严寒地区的制热需求。本文提出空气源结合水源双级耦合热泵供热系统,以较为严寒的酒泉地区实际建筑为供热对象,并就双级耦合式供热系统和单/双级切换式供热系统的运行控制方案分别进行了分析研究,基于TRNSYS软件模拟平台建立了系统仿真模型,进行了系统的运行工况数值模拟和结果分析,模拟结果得到了实测数据的验证。最后,基于PSO算法,对单/双级切换式系统进行了优化,并进行了经济效益分析和节能环保效益分析。本文主要研究任务和内容如下:1.以酒泉当地实际建筑为模拟对象,利用TRNSYS软件搭建了建筑热负荷计算模型;对整个供暖季的建筑热负荷进行了模拟,为后文系统的设计提供了热负荷依据。2.基于双级耦合热泵系统的两种运行模式,利用TRNSYS软件搭建了两种系统仿真模型;对两个系统进行模拟分析,对于双级耦合式系统,研究了中间水箱水温对系统性能的影响,对于单/双级切换式系统,研究了室外切换温度对系统性能的影响;将两系统模拟所得最佳工况进行对比,结果表明两系统综合性能各有优势。3.将双级耦合式系统与单级空气源热泵系统的模拟运行结果进行了对比,证明双级耦合系统比单级系统性能优越;将模拟所得数据与当地实测所得数据进行比较,验证了模拟结果的准确性和可靠性;结合不同严寒地区城市当地气象条件,进行双级耦合式系统模拟运行分析,结果说明双级耦合热泵系统在严寒地区应用可行。4.本文最后基于PSO算法,将TRNSYS软件与GENOPT程序互联,以单/双级切换式系统为优化系统,结合酒泉地区气象数据,进行系统优化,最终实现了使系统能耗达到最小的目标;在此基础上,对该系统做了经济效益分析、节能和环保效益分析,表明了该系统良好的经济性、显著节能优势及其对生态环境的友好性。通过本文的研究,对以后空气源结合水源双级耦合热泵系统在严寒寒冷地区的推广与应用具有一定指导意义,也可为今后其他热泵互联采暖系统的设计与运行提供参考。