太阳能和空气以清洁、易于获取的天然优势成为清洁供暖的重点研究对象,因二者各具优缺点,所以将二者耦合以提高系统性能成为目前的研究热点。但是现有太阳能与空气源耦合系统无法适应太阳辐射和室外温度的宽范围波动,不同集成方式在不同的环境条件下性能差异较大,尤其是中等太阳辐射条件下,传统集成方式不能保证最佳运行效果。为此,本文针对太阳能和空气源热泵不同耦合方式的运行特性开展对比研究,主要工作如下:（1）分析了现有双级压缩空气源热泵系统、直接膨胀式太阳能热泵系统和非直接膨胀式太阳能热泵系统的原理、特点和不足,在此基础上探究太阳能与双级压缩空气源热泵在不同环境下的最佳耦合方式,分析的耦合方式包括:太阳能与蒸发器并联模式、太阳能与冷凝器并联模式、太阳能中温增焓模式和基于COP最优的可变模式。从理论角度对各耦合方式的特点进行了分析。（2）根据各部件的运行特点建立稳态计算模型。考虑到热用户的负荷特性对系统的运行性能有很大影响,在热源侧的计算模型基础上增加了热用户的计算模型。根据各耦合方式将各部件模型进行连接,根据系统特点设计了求解流程图,并基于MATLAB软件编写了求解程序。通过模拟文献中的实验工况,对比验证了计算模型和求解的准确性。（3）采用验证的计算模型分析了课题组新提出的太阳能中温增焓模式在不同环境条件下的最优中压变化规律,拟合了最优中压计算公式,发现该模式的最优中压比传统双级压缩最优中压高11%～11.5%。为了便于对比不同耦合方式的性能,各耦合方式均按最优中压运行,基于此条件模拟研究了不同工况下的系统运行特性,分析了各耦合方式的制热量和COP等性能参数变化规律,结果表明不同耦合方式均有其高效运行区间,其中太阳能中温增焓模式的高效运行区间最宽。（4）为了研究热用户对不同耦合方式的影响,以吉林地区某一小型商业建筑为对象,分析了其季节负荷特性,在满足负荷的前提下对各耦合方式的运行特性进行了季节模拟研究,并进行了经济性和环境效益性分析。结果显示,季节COP从低到高依次为:单一空气源热泵（2.79）<太阳能与冷凝器并联（2.93）<太阳能与蒸发器并联（2.97）<太阳能中温增焓（3.26）<基于COP最优的可变模式（3.54）。因此对于单一运行模式而言,太阳能中温增焓模式是最佳选择,可变模式具有理论上的最高COP。太阳能中温增焓模式和可变模式在经济性和环保效益方面同样具有显著优势。本文研究对太阳能和空气源热泵在寒冷地区的推广应用具有重要的参考价值。