随着环境问题日益突出,推动绿色低碳发展已经刻不容缓,党的十九届五中全会提出我国到2035年要广泛形成绿色生产生活方式,实现碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转。空气源热泵热水系统具有高效、节能且环保的特点,近年来发展迅速,特别是针对生活热水供应具有周期性、阶段性、不同地区耗热量差异明显等特点的学生宿舍类建筑而言,拥有良好的推广价值和应用前景。本文在分析我国高校学生宿舍生活热水能耗现状的基础上,结合国内外空气源热泵热水系统研究现状和国内高校集中热水系统研究现状,阐述了课题主要研究内容和创新点。课题主要运用了问卷调研、工程实测分析和TRNSYS软件仿真模拟等研究方法,首先通过问卷调研和工程实测分析得到高校学生宿舍热水需求特性和空气源热泵热水机组在不同模式下的制热性能曲线,为TRNSYS软件仿真模拟的系统模型搭建提供参数依据;最后通过TRNSYS软件对高校学生宿舍空气源热泵热水系统在全国不同建筑气候分区典型城市进行全工况的能耗和性能分析,得到空气源热泵热水系统在不同建筑气候分区的最佳运行方案。本文主要研究内容包括以下几个方面:问卷调研主要围绕同学的热水使用习惯展开,包括热水使用项目,不同项目的使用频次和使用时间,结合系统全年耗电和耗水量数据得到学生宿舍不同月份逐时热水消耗情况。学生宿舍热水使用项目主要为洗澡和洗头,随着季节气温降低,生活热水单次使用时长增加,使用频次减少,日平均热水使用量不断增加;学生宿舍每日热水使用高峰期为晚上九点到十二点和晚上六点到九点,热水消耗量分别占每日热水消耗总量的55%和17%,其余时间段热水使用量较少且平均。通过对学生宿舍生活热水需求特性的研究分析,为仿真模拟系统模型的用户侧模块搭建提供了参数依据。工程实测分析主要通过对重庆市某高校学生宿舍空气源热泵热水系统全年在直热产水和循环保温等模式下的制热性能系数测试,得到该系统在直热产水和循环保温模式下COP与环境干球温度的关系,并深入分析了空气源热泵热水机组进、出口水温和冬季结霜等因素对系统COP的影响,为仿真模拟系统的机组模块搭建提供参数依据。该系统直热产水模式全年平均COP大于循环保温模式全年平均COP,结合该系统全年HSPF、耗电量和用水量实测结果,得到寒暑假期间该系统循环保温模式使用时间占比大大增加,导致热水成本增大。在工程实测数据研究分析的基础上,本文从改变系统直热产水模式运行时间提升系统全年平均COP和减少循环保温模式运行时间两个方面,提出分时控制、调整出水温度和调整水箱容积等优化方案。最后,在问卷调研和工程实测分析研究结果的基础上,使用Trnsys仿真模拟软件搭建该系统模型,对其进行模拟验证后,针对分时控制、调整出水温度和调整水箱容积等优化方案对系统的能耗、制热性能和环保效益等进行分析,得到不同优化方案的节能效果。为提升本次研究推广价值,本文对我国不同建筑气候分区的典型城市进行了全工况模拟分析,得到空气源热泵热水系统在全国不同气候分区高校学生宿舍建筑中的运行情况和最佳运行方案。经研究分析,空气源热泵热水系统在全国各地区高校均有较高的推广价值,其中在夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区效果最佳,且优化方案对系统的影响在温和地区、寒冷地区、夏热冬冷地区和严寒地区效果更加明显,节能空间更大,具有更大的工程应用价值。