随着国家大力推进城镇化建设,寒冷及严寒地区城镇供热面积快速的增加,热源形式变得多样化。风能与地热能作为两种清洁可再生能源,在当前化石能源面临枯竭的情况下,无论是从经济上还是技术上来看,都是潜力巨大的理想热源。本文针对我国河北省张家口市崇礼区风能丰富、可利用的土地资源丰富的特点,提出了风力致热—地源热泵耦合运行的新型供暖系统形式。新型耦合系统的建立,不仅可以高效地利用风能,也能有效的缓解长期从土壤取热使土壤温度降低、地源热泵系统运行效率下降的问题。由于风力致热—地源热泵耦合系统的复杂性,本文通过模块化的研究方法,将系统系统分为独立的两个大模块,即风力致热模块、地源热泵—地板辐射供暖模块,再对两个大模块进行细化建模,通过各个小模块间的耦合完成对双源热泵系统的运行分析。通过所建立的模型得到:风力致热最大致热效率为55.8%;张家口地区本工程设计地源热泵系统的地埋管换热器最优单位管长换热量为50W/m;风力致热—地源热泵耦合系统运行模式中,串联模式Ⅰ具有更高的系统运行效率,运行效果更好。在风力致热模型的建立过程中,首先建立风力机模型,确定风力机旋转角速度与主导风速之间的最佳比例系数实现风力机对风能的最大捕获。根据风力致热系统中风力机、致热器、换热器三部分的数学模型所建立的风力致热系统仿真模型,直观的反映了液压式风力致热系统各部件的参数关系及产生的致热效果。得到的最大致热效率可为风力致热系统在供热中的应用提供一定的理论基础。通过仿真模型生成风力致热系统模型代码,为系统优化提供方便。建立地源热泵—地板辐射供暖模型时,将模型分为热泵机组与地埋管换热器两个小模块。对于热泵机组,将其简化为能量传输装置进行建模;地埋管传热模型的建立,结合了国内外对地埋管传热的研究与本工程实际,采用基于圆柱型热源理论建立了变热流传热计算模型;对用户末端采用地板辐射的传热机理进行简单的介绍分析,完成地源热泵—地板辐射供暖模型的建立。通过对风力致热—地源热泵双热源供暖系统仿真模型进行模拟运行,分析得出结论:耦合系统在并联模式下运行时,增大通过地埋管换热器的流量,会使系统运行时的节能效果更好;双热源系统串联运行时,从热泵机组蒸发器侧流出的循环介质先经地埋管换热器进行一次加热后再经风力致热系统进行二次加热的串联模式运行效果更好;对串联模式和并联模式进行综合比较后发现串联模式Ⅰ具有更高的系统运行效率,运行效果更好。从技术经济效益和环境与能源效益两方面,对本文的工程对象进行综合效益分析,结果表明,相比于传统燃煤锅炉供热风力致热—地源热泵耦合系统具有显著的环境与能源效益;相比于使用单一地源热泵作为热源的供暖系统,风力致热—地源热泵双热源供暖系统在各个方面也都具有明显的改善效果。