地热能作为一种清洁、可再生能源,近年来逐渐受到人们的关注。地源热泵技术作为一种开发浅层地热能的技术,逐步被运用到建筑领域。但在寒冷地区,地源热泵技术导致的土壤冷堆积问题始终没有得到很好的解决。为解决上述问题,本文提出了太阳能与地源热泵系统联合运用的解决思路,并对此进行了相关研究。本文利用Transient System Simulation Program（TRNSYS）软件,对太原地区独立居民建筑进行了建筑负荷计算。在此基础之上,结合工程规范,对太阳能-地源热泵耦合系统进行了初步设计,并对相关设备进行了选型。之后,利用TRNSYS软件对独立地源热泵系统进行建模,并研究了土壤、地埋管以及热泵机组相关参数的运行变化规律。同时,还研究了地源侧设计参数对土壤冷堆积的影响。在此基础之上,进行了独立地源热泵系统的优化设计。另外,依据太阳能-地源热泵耦合系统基本原理,提出了两种太阳能-地源热泵耦合系统运行模式:辅助加热模式和联合供暖模式。并对两种运行模式的控制策略进行了设计。同时,运用TRNSYS软件构建了耦合系统的数值模型。在模型的基础之上,分别研究两种运行模式下土壤、地埋管以及热泵机组相关参数的运行变化规律,并对这两种运行模式能否降低土壤冷堆积进行评价。此外,对辅助加热模式进行了重点研究。研究了辅助加热模式下太阳能集热器循环部分相关设计参数对土壤冷堆积的影响,并对辅助加热运行模式的系统设计进行了优化。最后,利用费用年值法对太阳能-地源热泵耦合系统经济性进行分析,并给出了耦合系统的环境效益评价。主要研究成果如下:（1）太原市独立居民建筑供暖季累计热负荷远大于制冷季累计冷负荷。因此,仅地源热泵系统对该建筑进行全年的供暖制冷时,土壤必然会出现冷堆积。（2）太阳能-地源热泵耦合系统的两种运行模式均能降低土壤冷堆积程度。其中,辅助加热模式,能够实现系统运行10年,土壤平均温度仅下降0.2℃;联合供暖模式虽能够减少土壤冷堆积,但蓄热水箱供水后,较高的回水温度会影响热泵机组正常运行。因此,应注重考虑联合供暖时的管路设计。（3）当进行耦合系统优化设计时,应着重优化地埋管间距、地埋管设计流量、蓄热水箱供水温度以及太阳能集热器面积等设计参数。（4）经济性方面,太阳能-地源热泵耦合系统的费用年值略高于市政管网供暖+空调制冷的费用年值,二者差别不大,但该耦合系统环境效益突出。综上所述,太阳能-地源热泵耦合系统在寒冷地区能够解决土壤冷堆积问题。对于无法进行市政管网供暖、且有生活热水需求的农村独立居民建筑,使用太阳能-地源热泵耦合系统供暖制冷属于较优选择。本文的结论对太阳能-地源热泵耦合系统在实际工程中的应用具有一定参考价值。