随着人们生活水平的不断提高,“南方供暖”已经成为我国亟待解决的社会问题。北方城镇现有燃煤、燃气供暖带来的环境污染问题也是我国现阶段最严重的问题之一。在供暖需求和环境污染的双重压力下,空气源热泵供暖系统凭借其高效、环保的特点备受青睐。现有关于空气源热泵供暖的研究主要集中在热泵机组性能和复合热源供热等方面。在机组负荷率、室外温度、多能互补系统节能潜力等方面取得了很多突破和进展。但不同地区的气候特征存在较大差异,建筑负荷特性也迥然不同,结合建筑末端系统形式和气候特征,分析研究空气源热泵供暖系统能效和运行特性方面仍存在一些空缺和不足。本文立足于重庆地区供暖季气候特征,阐述了各种供暖热源和末端形式的特点,分析了该地区建筑负荷特性,提出了一种用于重庆地区居住建筑供暖的蓄能型空气源热泵地板辐射供暖系统。结合地板辐射供暖系统的运行特性的研究,对蓄能型空气源热泵地板辐射供暖系统两种供暖模式进行了详细分析。同时,在重庆市江北区建立了实验测试平台,对仿真计算结果进行了对比验证。首先,本文利用DeST软件建立了位于重庆市江北区的实验测试平台的自然室温和逐时负荷分析模型。计算结果表明:在供暖季初期和末期,单位面积热负荷均值在5~20W/m2之间,持续时间共约40天;在供暖季中期,单位面积热负荷均值在15~30W/m2之间,持续时间约50天。供暖季不同时期建筑热负荷波动较大,全天分布也非常不均匀。其次,本文建立了地板辐射供暖房间二维传热数学模型,并通过Gambit软件建立了其物理模型,利用Fluent软件计算得到了供暖过程中室温波动规律和自然衰减规律。由数值计算结果可知:当供水流量为0.15m3/h,供水温度分别为35℃、40℃、45℃时,室内温度上升至20℃所需时间分别为5h、3.75h、3.5h,且供水温度为35℃时的室内温度最大值约为20℃;当供水温度为45℃,供水流量分别为0.125m3/h和0.15m3/h时,室内温度上升至20℃所需时间分别为4h和3.5h。室内温升速度受供水温度和供水流量的影响,同时,供水温度也是决定室内温度极值的主要因素。分析室温自然衰减规律可知:在供暖季初期和末期,单个供暖周期的输入热量基本能够保证建筑全天室温维持在16℃以上;在供暖季中期,单个供暖周期的输入热量可保证建筑约16h的热负荷需求。对比试验测试结果可知:供暖过程中建筑室内不同高度温度值数值解与实测值的误差在5.5%~7.5%之间,温升值数值解与实测值的误差在11.5%~15.4%之间,相对误差较小,数值计算结果能够较准确的表征建筑室温的波动规律。针对蓄能型空气源热泵地板辐射供暖系统,本文利用TRNSYS软件分别建立了空气源热泵直供地板辐射供暖系统和以水箱为蓄热装置的空气源热泵地板辐射供暖系统两种运行模式的仿真模型,并根据建筑供暖季负荷规律,提出了供暖季不同阶段的供暖策略,计算得到了两种系统的运行规律和能效特性。结果表明:空气源热泵直供地板辐射供暖系统在整个供暖季的日均能效比平均值为2.93,供暖季初/末期和供暖季中期的日均能效比分别为2.97和2.90;以水箱为蓄热装置的供暖系统在整个供暖季的日均能效比平均值为3.04,供暖季初/末期和供暖季中期的日均能效比分别为3.21和2.91。为验证空气源热泵供暖系统性能数值计算结果的准确性,利用重庆市江北区空气源热泵地板辐射供暖系统实验台对系统性能进行了测试。结果表明:12月5日和1月1日热泵升温段和启停段能效比分别为3.27、2.67和2.97、2.53,整个供暖周期制热能效比分别为3.13和2.90。对比数值计算结果中12月5日和1月1日整个供暖周期制热能效比3.06和2.85,实验测试值较数值解分别提高0.07和0.05,误差相对较小。分析二者的差异,实际运行过程中启停段时长的减少是造成这种误差的主要原因。