随着节能减排工作的推进及可再生能源的推广,节能技术及可再生能源在建筑节能中的应用越发受到人们关注。直膨式太阳能热泵系统(Direct expansion solar assisted heat pump,DX-SAHP)将太阳能集热器同时作为热泵蒸发器,制冷剂在集热/蒸发器内吸收周围热量直接蒸发,有效提高系统的蒸发温度与集热效率。本文通过理论与实验分析,针对压缩机转速调节模式及过冷度对运行参数及系统性能的影响进行了研究。主要工作如下:搭建了以R134a为工质的直膨式太阳能热泵热水系统实验平台。包括,内置外绕式微通道冷凝器的蓄热水箱、电子膨胀阀、裸板式太阳能集热/蒸发器及变频压缩机等主要部件。并简要介绍了系统数据采集系统,提出了系统性能评价标准,对实验误差进行了不确定度分析,结果表明平均和瞬时COP均处于允许范围之内。此外,分析了不同季节中典型工况,系统的运行状况。分析结果表明,DX-SAHP实验平台各部件之间匹配良好,运行稳定,系统年均性能系数COPm能够保持在3.00以上,在环境恶劣的工况下依旧能够提升水温接近40.0℃。为从理论的角度深入研究DX-SAHP热水系统的热性能,建立了基于上述系统的仿真模型。其中,采用集中参数法建立了压缩机和电子膨胀阀的模型,采用均匀流动分布参数法建立了集热/蒸发器和微通道冷凝器的模型,采用REFPROP软件计算R134a物性。以过热度及过冷度作为仿真模型迭代判据,基于MATLAB计算软件,完成了仿真程序的编写。对仿真模拟结果与实验数据进行了对比,结果表明,系统各运行参数模拟值最大相对误差低于10%,验证了仿真模型的可靠性。在环境条件不变的条件下,研究了三种压缩机转速调节模式对各系统运行参数的影响。其中,冷凝温度和质量流量的变化与压缩机转速变化呈正相关,蒸发温度变化与压缩机转速变化呈负相关。加速模式下能够更好地使蒸发温度保持恒定;而减速模式下能够更好的减小两器的压比。在环境条件变化的条件下,研究了四种压缩机转速调节模式对系统性能的影响。模拟表明,在相同的运行和环境参数下,不同压缩机转速调节模式对平均COP的影响不大。当平均机转速从2910r·min-1降低到2650r·min-1时,平均COP增加7.5%,这说明降低压缩机平均转速能够有效提升系统性能。在所述系统基础上,增加了节流阀与气液分离器组成双控直膨式太阳能热泵热水系统,可同时控制系统的过冷度与过热度。通过理论分析与模拟计算确定了系统最佳过冷度并分析了过冷度对系统的影响。模拟结果表明,在不同的运行工况下,过冷度为4 K时,本研究中的直膨式太阳能热泵热水器获得最大COP。此外,随着过冷度的上升,冷凝器出口处制冷剂温度会趋近于水温,而冷凝温度会越来越高。与单独控制过热度的直膨式太阳能热泵热水系统相比,在过冷度为4 K下工作的系统能够获得更高的COP。