我国西北和青藏高原等地区冬季严寒,一次能源缺乏,而太阳能资源丰富,以太阳能替代或部分替代常规能源是降低这些地区采暖能耗的有效技术途径。然而,太阳能具有能流密度低、周期性和不稳定的缺点,为了提高太阳能保证率,通常需要增大集热面积和蓄热容量,但系统初始投资也势必增加,这限制了太阳能供暖系统的应用推广。合理的系统优化设计方法能够有效提高系统性能,同时缩减系统经济回收期,提升系统经济效益。传统稳态太阳能供暖系统设计方法可根据建筑总耗热量计算出太阳能供暖系统设备参数,但计算过程忽略了太阳辐射和建筑热负荷之间的不匹配现象,无法对太阳能供暖系统进行匹配优化。因此,需要同时考虑不匹配现象、节能性以及经济性指标,研究出一个适用于工程的动态太阳能供暖系统匹配优化设计方法。本文在保证系统节能性的前提下以太阳能供暖系统年净收益为优化目标,根据太阳能供暖系统能量平衡方程等约束条件,利用网格搜索法对系统设备容量进行了优化匹配,提出了一种动态太阳能供暖系统匹配优化设计方法。采用TRNSYS动态仿真软件对模型进行验证,通过对比两种模型的关键性能数据(水箱逐时温度和水箱逐时供热量),验证了本文假设的合理性。同时,根据上述方法采用C#语言开发了动态太阳能供暖系统匹配优化工程软件。本研究的主要结论如下:(1)首先,通过理论分析提出了一种动态太阳能供暖系统匹配优化设计方法:该方法考虑了太阳能供暖系统的不匹配现象,可以对系统设备参数(如集热面积和蓄热容积等)进行优化,在保证系统节能性的前提下,获得系统最大年均净收益。(2)此外,基于上述方法开发了一款太阳能供暖系统动态优化设计软件:该软件采用动态法,可进行太阳能供暖系统的设计计算和优化计算,为太阳能供暖系统的设计提供指导。(3)再者,探究了太阳能供暖系统节能性和经济性的关系:在太阳能保证率(节能性)一定时,得到最佳系统设备参数(如集热面积和蓄热容量),使得系统年均净收益(经济性)最大;在系统年均净收益一定时,得到最佳系统设备参数,使得系统太阳能保证率最大。(4)最后,以拉萨典型民居为案例进行分析:得到了该案例太阳能供暖系统的最优经济回收期和系统年均净收益的值,并量化了建筑热负荷与太阳能供应之间的能量不匹配程度,以及由此引起的过热浪费。本文通过理论分析、模拟验证、软件编制及因素分析,掌握了太阳能供暖系统设计计算方法及其匹配优化方法,以及太阳能供暖系统经济性和节能性的关系,为太阳能供暖系统的应用推广奠定基础。