在能源危机和环境污染双重压力下,太阳能逐渐成为可再生能源中最引人注目、研究开发最多、应用最为广泛的清洁能源。太阳能的开发利用对节能和环保均具有重要的意义。空气源热泵辅助供热太阳能热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性,是一种节能、无污染的高效能源利用系统。本文首先深入研究分析了目前太阳能热水系统及热泵技术的研究和发展现状。在此基础上,从太阳能热利用和热泵系统的理论研究出发,探讨了空气源热泵与太阳能热水系统的最佳耦合方式,并设计与构建了一新型空气源热泵辅助供热太阳能热水系统。该新型空气源热泵辅助供热太阳能热水系统可根据不同的气候条件分别以单一太阳能热水系统、空气源热泵热水系统、空气源热泵辅助供热太阳能运行模式运行。在昆明地区气候条件下,对空气源热泵辅助供热太阳能热水系统进行了一系列实验研究,测试分析了不同运行工况、不同运行模式下系统的热力性能。结合实验数据分析了系统制取热水过程中的运行特性,并分析了运行参数对空气源热泵辅助加热太阳能热水系统性能的影响。基于本文所研制的空气源热泵辅助供热太阳能热水系统,建立该热水系统各主要部件的数学模型,并应用MATLAB软件编制系统热力性能仿真程序。在实验研究的基础上,对空气源热泵辅助供热太阳能热水系统进行模拟研究。数值模拟分析了系统在三种不同运行工况下全年的热力性能及运行特性,分析了不同集热器面积、蓄热水箱容积、环境温度对系统制热运行性能的影响,并对系统的上述参数进行了优化匹配。实验研究与数值模拟的结果均表明了本文所研制的空气源热泵辅助供热太阳能热水系统的合理性及其节能潜力。