空气源热泵辅助太阳能供暖技术是一种新崛起的新能源供暖技术。该方式不仅供暖效果良好,同时也解决了传统能源供暖导致的能源紧缺问题。因此,合理利用新能源供暖,降低对化石燃料资源的消耗,对促进社会节约资源、保护环境、降低能耗具有重要的发展意义。本文以内蒙古鄂尔多斯市某一中小型工厂为研究对象,探究该热源系统对建筑的供热效果,并通过一系列优化提高供暖系统的节能性和经济性。首先对建筑的供暖现状进行了分析,并对其在最冷月进行为期一周的实测,分析系统的温度和能耗情况;然后建立该厂房的TRANSYS仿真模型,通过实测数据和模拟数据的对比验证仿真模型的准确性;接着采用无交互作用的正交试验优化供暖系统的集热器面积、空气源热泵机组额定制热功率和蓄热水箱容积,得出系统的最优组合方案;最后,基于系统所处地的室外气象条件和建筑采暖热负荷,对系统的运行控制策略进行研究分析。结果表明:1、通过对空气源热泵辅助太阳能供暖系统在最冷月进行为期一周的数据实测分析,得出系统运行的温度和能耗数据。测试期间,空气源热泵的平均回水温度为40.5℃,平均出水温度为43.7℃,平均供回水温差为3.2℃,太阳能集热系统最冷日的平均集热效率为0.23,室内温度基本可以维持16℃以上。测试期间太阳能系统日平均供给热量为51.3k Wh,空气源热泵日平均供热量为185.43 k Wh,平均日耗电量为52.51 k Wh,测试期间系统平均综合能效比为1.9。2、建立系统的TRNSYS仿真模型,选取1月11日的实测数据和仿真模型的实测数据作对比,该日太阳能集热器日平均出水的实测温度为30.92℃,模拟值为34.75℃,实测值和模拟值的误差率为12.39%,蓄热水箱顶部日平均温度的实测值为26.75℃,模拟值为29.8℃,实测值和模拟值误差率为11.40%。实测值与模拟值的的变化趋势一致,且误差率均在15%以内,由此可见,该模型可以代表整个系统进行下一步分析。3、采用无交互作用的正交试验对系统的部件进行优化分析,当采用系统COP指标时,集热器的面积为435m~2,空气源热泵机组额定制热功率为127.5k W,蓄热水箱容积25.1m~3为系统的最优方案,该最优方案组合称为A5B5C5;当采用费用年值作为评价指标时,集热器面积为335m~2,空气源热泵机组额定制热功率为61.5k W,蓄热水箱容积21.7m~3为系统的最优方案,该最优方案组合称为A1B1C3;对两个不同评价指标所得出的最优方案再进行比较,组合A1B1C3比组合A5B5C5的COP值降低了10.19%,而其费用年值降低了19.84%万元,因为费用年值降低的百分比较大,所以综合考虑本项目选择组合A1B1C3为优化方案。4、基于项目所处地的室外气象参数和建筑采暖热负荷,对集热系统和空气源热泵系统的运行策略进行了优化,集热系统的控制方式采用温差控制策略,且设定温差上限为6℃,温差下限为2℃最佳。空气源热泵系统采用“最大限度利用太阳能”策略,通过计算的出单独启闭热源的时间点和时间段,并得出供暖期间双热源的热量分配问题,计算得到热泵的启停时间和启停数量,优化后的较优化前相比,太阳能系统的供暖时长增加了11.1%,节省了电耗,节能效果明显。