太阳能是新能源和可再生能源中最引人注目,开发研究最多,应用最广的清洁能源,因此可以说,未来全球能源的主流就是太阳能。太阳能热泵结合了太阳能的清洁性、可再生性和热泵的节能性,是一种节能、无污染的能源利用系统。将太阳能热泵技术应用到别墅采暖中将成为未来人们缓解建筑能耗大幅攀升的有效手段和节约能源、保护环境的重要途径。本文论述了目前太阳能热泵技术的研究和发展现状,对太阳能热泵供热系统各组成部分进行了深入分析;建立了太阳辐射量计算和直接膨胀式太阳能热泵系统的理论模型,并用所介绍的计算方法对哈尔滨地区的太阳辐射量进行了计算,编制了相应的计算程序。针对哈尔滨地区一套独立式别墅进行了应用太阳能热泵系统采暖的方案设计和部分理论计算,同时对系统的经济性进行了对比分析。在该别墅的室内采暖中,应用了先进的地板低温辐射采暖技术,使整个太阳能热泵系统的环保性和节能性更加增强。建立了小型直接膨胀式太阳能热泵系统实验装置,通过实验测量和计算分析,验证了太阳能热泵理论模型的正确性以及别墅采暖方案的可行性。同时,对太阳能热泵供热系统的性能和匹配特性以及影响其性能的各种因素进行了简要分析。