我国太阳能资源较为丰富，全国有三分之二以上的地区每年太阳福射量都高于5000MJ/m2以上，年日照时间在3000~3300小时之间。太阳能是一种可再生能源，与常规能源相化，

太阳能具有以下优点：

第一，含量丰富。到目前为止太阳仅消耗了自身能量的2%，因此太阳能几乎是取之不尽、用之不竭的。

第二，方便获取。太阳能可就地开发—因此不存在运输问题，对交通不发达的偏远地区利用价值尤为突出。

第三，清洁、无污染。太阳能在开发和利用的过程中不会产生废渣、废水、废气，不会对生态环境造成破坏。

与此同时，太阳能的利用也存在一些不足之处：

第一，能流密度较低。地面上每平方米的面积所接受的太阳能只有1000W左右，因此太阳能热水系统中需要较大的集热器采光面积才能满足使用要求，増加了系统成本。

第二，间断性和不稳定性。由于受到地理纬度、海拔高度、季节更替、昼夜和阴雨天等因素的影响，太阳能热水系统必须增加辅助加热装置，才能保证系统的连续运行。

热泵系是一种能够通过消耗少量电能将热量从低温热源转移到高温热源的装置，具有高效节能的特点。但空气源热泵供暖系统在冬季使用时对环境温度有一定的要求[1]。

根据太阳能热水系统自身的优势和缺陷，利用空气源热泵的特点作为辅助加热，有机的结合两个系统，组成太阳能辅助空气源热泵供暖系统。作为辅助加热的空气源热泵热水系统可以弥补太阳能热水供暖系统的缺陷，既克服了太阳能间歇性、不稳定的缺陷，延长了太阳能采暖的使用时间，又弥补了空气源热泵在寒冷季节效率问题的不足，因此能够实现有效、全天候运行，这对降低能源消耗，满足建筑节能、环保具有重要意义。

一、太阳能—空气源热泵的组成及工作原理

根据太阳能集热器中工作介质的不同，太阳能热泵系统可分为两大类：直膨胀式太阳能热泵供暖系统和非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统。按照集热循环和热泵循环的连接方式的不同，非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统，分为以下几种结构形式：串联式、并联式和双热源式等。

（1）太阳能集热供暖系统；

（2）空气源热泵供暖系统；

（3）末端用户。

太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、循环泵、蓄热水箱；空气源热泵系统主要包括冷凝器、压缩机、蒸发器、循环水泵、蓄热水箱等；末端用户主要包括地板辐射采暖等。

太阳能—空气源热泵系统的运行模式主要包括：

（1）在太阳辐射条件较好、建筑的热负荷较小的情况下，此时仅仅依靠太阳能集热供暖系统就能满足用户的供暖需求，不开启空气源热泵供暖系统。系统中的水流经太阳能集热器后流入到蓄热水箱中，换热结束后流回到太阳能集热器中进行加热。

（2）在太阳辐射条件较差的情况下，这时仅仅依靠太阳能集热供暖系统不能满足用户侧的供暖要求，此时开启空气源热泵系统，太阳能供暖系统和空气源热泵系统联合运行为用户侧供暖。

（3）在没有太阳辐射的条件下，例如夜间、阴雨天气等，关闭太阳能集热系统，开启空气源热泵供暖系统，此时由空气源热泵系统对用户进行供暖。

二、 太阳能供暖系统的设计计算

该别墅建筑面积为189m2，供暖期为11月15日到次年3月15日。首先在Dest软件中，根据该别墅建筑的平面图搭建模拟所需要的三维立体图形，并按照不同类型房间的不同功能对每个房间进行参数设置，以保证模拟结果尽可能与实际工程相似。

三、系统的建立和模拟

利用Trnsys对太阳能—空气源热泵供暖系统建模，选择相应的模块。系统用到的模块有：平板集热器Type1b、典型气象年数据资料Type109、水泵Type114、集水器Type11b、分水器Type11f、蓄热水箱Type4c、负荷读取器Type682、空气源热泵机组Type505b、方程编辑器Equa、在线绘图仪Type65c、控制器Type2b等。

四、 经济效益分析

常用的热水系统经济效益的评价方法有:综合能源价格法、静态投资回收期、动态投资回收期和费用年值法等[4-5]。综合能源价格法，指在使用年限内系统总投资与在此期间所提供的总能量的比值。静态投资回收期，一般用系统每年节省的运行费用与初投资的比值来表示，这种方法没有考虑资金的时间价值，能在一定程度上评价系统的资金回收能力，但无法反应整个使用年限内的收益能力。动态投资回收期，是在考虑资金时间价值的情况下收回投资所需要的时间。按基准收益率把投资项目各年的净现金流量折成现值，再来推算投资回收期。

五、 总结

太阳能—空气源热泵供暖系统充分利用了我国太阳能资源丰富的优势，有效解决了空气源热泵在低温环境下运行效率低的缺点，将两者的特点有效的结合起来。复合能源系统的COP较传统热泵供暖系统的COP有了较大提高，使用年限延长，耗电量少，运行费用低，有利于环保节能，符合可持续发展的政策。