在能源危机与“双碳”背景下,农村供暖现状迫切需要改变。探索生物质能与太阳能互补供暖技术是实现农村建筑清洁采暖,缓解能源危机的最可行方案之一,具有重要的经济、社会、生态意义。目前生物质能与太阳能互补供暖系统多集中于系统方案设计及典型日或典型周实验研究,欠缺对整个供暖季的评估,导致互补系统在影响因素分析及参数优化方面存在一定不足。由此本文基于农村典型建筑对生物质与太阳能互补供暖系统进行优化设计,指导工程实践。首先,本文针对农村人员在活动状态、睡眠状态下的热舒适水平,结合规范提出严寒、寒冷地区不同时间下室内动态热环境设计要求,并以此为依据对济南、赤峰两地农村典型建筑改造前后热负荷需求进行分析。然后,根据北方农村不同地区的气象条件与人员生活习惯,从技术原理、系统方案、控制方式三方面设计两种生物质与太阳能互补供暖系统。并建立与系统匹配的蓄热地面一维非稳态导热模型,开发出基于TRNSYS软件的外置蓄热地面模块,通过实测数据验证了模型可靠性,进而构建出以蓄热地面、散热器为末端装置与建筑耦合的供暖系统仿真模型。接着,从经济性、节能性、环保性三个维度出发,提出与互补系统相适应的评价体系,以此为基础设计正交试验,对集热器面积、水箱体积、集热器倾角、集热泵启动、停运温差、循环泵启动温度、砂土上、下层及保温层厚度九个因素分别以费用年值与碳排放量为目标进行显著性分析,发现考虑两目标函数综合影响下,直接互补系统除集热泵启动温差外,其他八因素为显著性因素,混连互补系统中,九因素均为显著性因素。最后,基于生物质与太阳能互补供暖系统优化仿真模型,选用Hooke-Jeeves算法,获取费用年值、碳排放量单目标下最值参数,采用-方法得到多目标优化函数,对应用于济南、赤峰农村典型建筑的两互补系统进行显著性影响因素优化,得到影响系统设计运行的关键性参数。由此选取寒冷、严寒地区各四个典型城市,进行系统技术性能分析。结果表明:对于直接互补系统,四城市费用年值在75元/m~2左右,系统PER为1.3～1.7,供暖季碳排放量在262～390kg;对于混连互补系统,四城市费用年值均值为82.6元/m~2,系统PER为1.48～2.36,供暖季碳排放量均值为365kg,低于土暖气、生物质颗粒炉及低温空气源热泵热风机供暖方式。