在我国北方农村地区,传统供暖方式能源消费以煤为主,考虑到能源供给紧张与日益严重的环境问题,并且随着人们对居住环境舒适性的不断提高,供暖能耗的需求也在逐渐增大。能源效率低下,可再生能源开发利用过程进程缓慢等都是亟待解决的问题。本文立足于北方农村住宅,基于北方农村地区蕴涵丰富的太阳能与地热能特点,将太阳能供能技术与地源热泵技术联合应用于供暖系统中,通过TRNSYS模拟软件针对联合供暖系统进行以下研究:为了更好地优化北方农村采暖能源结构,分别对系统中太阳能集热系统、蓄热水箱、地源热泵系统进行理论分析与数学模型建立。采用De ST建筑能耗模拟软件对北方农村住宅热环境进行动态模拟,得到全年逐时热负荷,设供暖期为每年11月15日到次年1月15日,建筑空调供暖热指标为26.66W/m~2,期间建筑总能耗为22770.2k Wh。蓄热水箱体积与太阳能集热器面积对太阳能供暖系统初投资影响很大,考虑到在满足建筑能耗前提条件下节省供暖系统初投资以适用于农村地区,针对蓄热水箱体积与太阳能集热器进行优化设计,根据理论计算公式得出7组系统参数,定义蓄热水箱体积与太阳能集热器面积的比值为VAR,7组VAR分别是0.46m,0.236m,0.158m,0120m,0.099m,0.083m,0.073m,分别代表在不同蓄热温度下供暖系统设计参数配比。利用TRNSYS模拟软件建立模拟联合供暖系统,分别输入7组确定的VAR参数,针对系统太阳能有效集热量、集热效率与地源热泵机组制热量、耗电量进行模拟,得出模拟结果,对比分析可知,太阳能系统集热效率随VAR减小而提高,有效集热量随集热效率增大而增大,热泵系统制热量随VAR减小而减少,太阳能利用率提高,机组耗电量也有明显降低趋势,基于系统费用年值、太阳能保证率确定出系统最佳VAR为0.073m,该参数条件下费用年值为14476元/年,太阳能保证率在50%以上。根据确定出的最佳优化参数,分别对联合供暖系统从经济效益、节能环保效益方面进行评价分析,经济性方面与燃油锅炉、燃气锅炉及太阳能—电辅热供暖系统进行对比分析,节能环保性方面通过将耗能折算为标准煤燃烧的方法,结果表明:太阳能与地源热泵联合供暖系统相较于其他三种农村供暖形式具有更好的经济效益与节能环保效益。本文借助TRNSYS模拟软件研究分析太阳能供能与地源热泵联合供暖系统,并对其设计参数进行优化,满足农村住宅冬季供暖同时节省供暖投资,而且对环境保护起积极作用,该系统对北方农村地区供暖系统选择与设计具有借鉴意义。