随着我国经济的不断发展,国家大力提倡发展绿色可再生能源利用技术,结合当下太阳能-地源热泵系统的应用特性,存在着不同地区气候、地质条件不同,集热器系统与地埋管系统所承担负荷分配比例不同的问题。本课题对北方严寒地区太阳能-地源热泵系统的运行模式及优化配置进行了研究,以达到提高系统性能并减少耦合系统初投资的目的。针对包头地区某住宅建筑,首先根据三种不同太阳能与地源热泵运行模式:模式一为集热器接入地埋管入口端,模式二为集热器接入地埋管出口端,模式三为集热器侧循环流体一部分接入地面管出口端另一部分接入热泵机组出口端进行了系统描述,并基于TRNSYS建立了系统仿真模型。其次,对太阳能-地源热泵系统的三种不同模式的性能、土壤温度、用户侧入口温度进行了模拟分析,对最优模式下的井间距、集热器面积参数、负荷配比进一步优化,确定了最佳工况参数。提出了负荷比α和循环流体的分流比β,负荷比α定义为太阳能集热器承担总热负荷的比例,循环流体的分流比β定义为集热器流经地埋管出口端占总集热器侧循环流体的比例。最后对单一地源热泵系统和太阳能-地源热泵系统的经济性进行了评价,利用净现值和投资回收期两项评价指标进一步进行了分析。研究结果表明,集热器侧一部分接入地埋管出口端另一部分接入热泵机组出口端的模式性能最优。系统运行20年后的COP值从5.48降至4.99,降低了9%。土壤温度在5年内下降了7.6%。用户侧入口水温均保持在50℃左右,满足供暖要求。对模式三进行参数优化后,得到最佳井间距为5 m,集热器侧承担总热负荷的40%左右时效率最高,较优化前的COP值提高了14.5%。集热器侧分流比β为0.6时,较优化前的平均COP值提高了6.8%。单一地源热泵系统不具有抗风险能力,而太阳能-地源热泵系统在运行年限内净现值大于零,适合投资运行。基准折现率为7%时,单一地源热泵系统投资回收期为18年,太阳能-地源热泵系统投资回收期为8.5年。本课题通过对包头地区不同运行模式下的太阳能-地源热泵系统进行模拟,确定了最佳系统运行模式,对集热器侧与地埋管侧不同负荷配比和流量配比进行了优化,达到了提高系统性能的目的。另外对集热器面积和井间距进行了优化,达到了减小初投资的目的。为我国北方严寒地区的实际工程投资运行提供了一定的指导与参考意义。