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在全球能源大量消耗的时代,为实现全球温升稳定在1.5℃的目标,我国应加大对可再生非化石能源的投资利用,降低当今化石能源开发消耗。太阳能和空气能均是可大量利用的优质能源,且应用技术逐渐趋于成熟。两者结合使用的太阳能-空气源热泵供热系统可以有效解决占建筑能耗高达65%的供热资源消耗问题,两种环保能源相辅相成,达到节能减排目的。本文从分析太阳能-CO2空气源热泵供热系统性能出发,在天津地区搭建太阳能-CO2空气源热泵供热系统实验台,实验探究电热丝和空气源热泵加热水到不同温度时系统的参数变化;进一步对空气源热泵系统在不同初始压力和节流阀开度条件下进行分析,找出空气源热泵系统运行的最佳状态参数;再利用模拟软件拓展不同设定供水温度下逐月耗功量和制热量的变化规律。实验探究夏季仅采用太阳能集热器供热时,蓄热水箱在不同天气环境下能达到的水温和日有用得热量;利用模拟平台拓展探究了全年运行时不同体积水箱的日有用得热量和集热器效率变化规律。分析了水箱内螺旋管高度对太阳能-CO2空气源热泵供热系统的影响,并利用模拟平台探究了全年运行情况下两种水箱对供热系统的耗功量、制热量以及系统COP的影响。模拟探究了在天津、上海和深圳三个海滨城市,采用平板式集热器和真空管集热器与空气源热泵供热系统串联和并联两种连接方式时,供热系统的逐月耗功量、制热量、系统COP以及热泵机组COP。在本文的研究范围内,主要结论如下:（1）实验探究了电热丝和热泵两种电加热热水方式在不同设定温度下加热0.1m3和0.2m3水时的耗电量。采用电热丝加热方式将0.1m3水加热至80℃时耗电量为7.64k Wh,是热泵加热耗电量的16.26倍;电热丝加热0.2m3水至80℃时,耗电量为16.07k Wh,是热泵加热耗电量的10.11倍。热泵加热方式在设定温度较高时其节能方面的优势明显高于电热丝加热方式。（2）同一节流阀开度下,初始压力为4.5MPa时机组COP最小,6MPa时机组COP最大。对空气源热泵进行模拟计算发现:随着设定温度的增加COP呈现先增加后减小的趋势,且环境温度越高COP越高。在设定出水温度为55℃时各月COP均能达到最大;在设定温度为65℃时各月COP最小,最高和最小COP在不同月份的变化为1月下降了30.67%,4月下降了27.15%,7月下降了24.73%,10月下降了26.48%。在本课题研究范围内发现空气源热泵系统最佳运行方式为初始压力6MPa,节流阀全开;在设定温度为55℃且在7月运行时热泵系统COP最高。（3）对太阳能集热器进行实验探究,得出水箱内温度随着时间的延伸而逐渐增加,在太阳能辐射量较强的下午16:30时左右水箱内温度达到最高,不同环境工况下温度都在55℃以上。对太阳能集热器进行模拟计算结果表明:4月随着水箱体积增加最高QU值降低了0.37%,最高P值降低了6.62%。由此可知,在天津地区太阳能集热器可以提供较高温度的热水,尤其是夏季供热优势明显,应加以利用和推广。（4）太阳能-CO2空气源热泵系统的实验研究结果表明:相同工况下,计算得到1.5m螺旋管换热水箱的热泵系统COP较0.75m螺旋管换热水箱系统提升了18.71%。模拟拓展研究结果表明:在7月份1.5m螺旋管水箱系统COP较0.75m螺旋管水箱系统COP提高了4.35%（最高）;2月份1.5m螺旋管水箱系统COP较0.75m螺旋管水箱系统COP提高了2.87%（最低）。在太阳能-CO2空气源热泵供热系统中采用1.5m螺旋管加热水箱方式具有更明显的节能优势。（5）对采用真空管集热器、平板式集热器与热泵系统串、并联连接方式的太阳能-CO2空气源热泵供热系统应用于特定地理位置的住宅处进行模拟探究,结果表明:以真空管集热器与空气源热泵并联运行为例,随着地区纬度的降低,机组COP提高了15.81%,系统COP增加了11.03%。以天津为例,真空管集热器与空气源热泵并联时机组COP较真空管集热器与热泵串联时机组COP提高了7.98%,系统COP提高了6.91%;带真空管集热器的机组COP较带平板式集热器机组COP提高了0.21%,系统COP提高了25.54%。因此供热系统如选用真空管集热器与空气源热泵并联运行的连接方式节能性较好,太阳能-CO2热泵系统在深圳地区运行时供热系统各性能参数指标较上海和天津地区好。