本文基于太阳能热泵系统的基本原理和应用特点,针对空气源热泵系统低温制热时的不足,研究了可切换的双热源式太阳能热泵及热水系统的优化设计以及其在实际使用中的投资经济性与节能环保性。根据倾斜平面上的太阳能辐射模型,应用最优化理论,分析了不同地区的在不同使用周期内的累计接收太阳能辐照量最大时的集热器最佳倾角。在此基础之上,研究太阳能集热器的换热方程和热力性能,建立平板型太阳能集热器的数学模型,编写程序计算有效得热量和集热效率。本文将电动三通调节阀应用于太阳能热泵系统,冬季供暖相当于空气源蒸发器与水源蒸发器并联。根据每天不同时刻的不同环境温度,自动切换三通阀空气侧或水源侧的启闭,实现机组在不同的环境温度下可连续供暖,保证了系统的稳定性运行。本文分析了双热源式太阳能热泵及热水系统的原理,将水源热泵运行模式转换为空气源模式的时刻定义为切换时刻,根据切换时刻的变化,以及对系统各个组成部件换热模型的深入研究,本文建立了整个系统的能量平衡方程,计算得到不同切换温度下的太阳能集热器面积、蓄热水箱容量。选择某三层建筑,使用双热源式太阳能热泵供暖和供生活热水。应用负荷频率法计算得到在不同切换温度下建筑总能耗、热泵能耗、辅助加热能耗、总能耗量以及HSPF。从获得最大的HSPF的角度,选择最佳的切换时刻以及最佳切换温度。最后,本文就双热源式太阳能热泵系统的投资经济性、节能型、环保性等方面做了阐述,论述了该系统的优越性。