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在我国，有将近70％的地区需要供暖，其中严寒地区占总供暖面积的50％。严寒地区将热泵技术与可再生能源利用相结合，替代传统供热方式已经成为供暖空调领域的研究热点，并且取得了多项成果和突破。蓄热技术是一种实现可再生能源转移利用的有效方式，季节性蓄热是充分利用可再生能源和提高热泵系统运行可靠性和节能性的有效技术手段。 本文全面调研了国内外热泵技术与蓄热技术的研究现状，在此基础上归纳总结了适用于严寒地区的热泵系统构建基本原则，据此提出了多热源耦合热泵系统，该系统可以实现太阳能、环境空气热能与浅层土壤热能的全年高效利用，本文以多热源耦合热泵系统为研究对象，主要从以下几方面进行了研究: 首先，介绍了系统的主要运行模式、运行原理以及控制条件，并以哈尔滨地区某典型房间为对象，对系统各主要部件进行了设计计算和型号选定; 其次，基于太阳辐射基本理论、传热学理论以及实际应用条件，建立了集热/蒸发器结构参数的优化模型。通过优化分析，得到了在给定气象参数条件下，当目标函数（夏至日有效太阳辐射得热量最大）最优时，集热/蒸发器的结构参数，包括换热器基管长度、基管间距、翅片高度以及翅片间距等，同时还分析了不同结构参数对换热效果的影响。该部分可以为整个系统的仿真设计以及性能评价提供理论支持; 再次，建立了系统主要部分的数学模型，包括集热/蒸发器的分布参数模型和水冷换热器、压缩机、节流装置等集总参数模型，同时构建了垂直U型埋管土壤换热器换热的数理模型以及室内热力计算模型。在上述建模的基础上，对不同运行模式下各主要部件相关参数的耦合关系进行建立，并对系统整体的仿真流程进行设计，为系统的动态运行模拟奠定基础; 最后，在设计流程以及模型建立的基础上，以哈尔滨地区某建筑为对象，模拟分析了多热源耦合热泵系统的动态特性，考察了系统在不同运行模式下的供热效果。针对同一目标建筑，多热源热泵系统、双热源（空气能-地源）热泵系统以及单一地源热泵系统全年运行的节能性和环保性进行了对比，并对多热源耦合热泵系统的经济性和减排量进行比较分析。 本文提出的多热源耦合热泵供暖系统，在充分考虑的自然能源输出特性和建筑负荷时间分布特性的基础上，实现了可再生能源能量的高效利用、转移利用和互补利用;在保障系统运行可靠性的基础上，实现了系统节能并且缓解了系统运行对土壤温度的影响。通过程序模拟表明，多热源耦合热泵供暖系统在我国严寒地区应用具备一定的节能效果，有较好的可行性。