随着全球能源供需关系的紧张和新能源产业的发展，采用可再生能源替代传统的化石能源并作为主要的能源利用形式逐渐引起人们的关注。太阳能采暖系统作为太阳能热利用的一种典型形式，其投入使用前需要考虑如何进行合理的规划设计，达到系统全生命周期内的运行经济且稳定可靠，这就对设计人员提出了更高的要求。首先，太阳能采暖系统的规划设计需要考虑未来系统使用过程中的不确定性因素，以保证现有的规划设计能在未来可靠运行。其次，由于太阳能供能的间歇性，需要设计与常规能源进行联合供能，因此合理的耦合系统匹配设计方案需要同时满足经济性和可靠性条件下的最优。然而目前传统规范的太阳能采暖系统设计方法并未考虑上述相关设计要求。因此，本文针对这一问题以太阳能采暖系统的规划设计作为研究目标，开展了相关随机优化的方法研究。
　　(1)针对影响系统性能的不确定性因素问题，提出了基于蒙特卡洛仿真的气象日变化概率表达方法。通过对于影响太阳能采暖系统的不确定性因素分析，选择了以气象参数作为系统主要的不确定性输入边界。其次，通过敏感性分析，选择了影响设计结果的关键性气象要素。基于蒙特卡洛模拟和信息熵理论，考虑气象要素间的时序前后相关性，提出了一种简化的气象参数日变化概率生成方法并对该方法的使用效果进行了验证。
　　(2)针对太阳能采暖系统设计中需要同时满足经济性、可靠性和环保性的设计目标，提出了采暖可靠性理论评估指标和混合多目标优化方法来求解这类问题。基于Dymola和Genopt平台进行系统建模和优化求解，以气象参数日变化概率模型得到的结果作为输入，采用随机多目标优化方法求解归一化目标函数，获得系统最优选型参数。最后，通过案例建筑的太阳能采暖系统设计，将优化设计结果与多类常用设计方案结果进行多角度对比，验证了该方法的有效性和工程意义。
　　本文所提出的随机优化设计方法旨在为未来建筑太阳能采暖系统的规划设计提供一种可行的解决方案。