太阳能光伏和光热技术一直以来都被认为是最有效的可再生能源利用形式。近年来,光伏光热（PVT）热泵技术取得了相比于其他太阳能利用技术更卓越的研究成果,该技术集成了光伏发电技术和直接膨胀式太阳能热泵技术,其显著特点在于能够同时产生电力和热能,相比于其他常规太阳能能源系统形式,PVT热泵技术在制备热水、提升光伏发电效率以及实现高效率的多能联产联供等方面具有显著的优越性。众所周知,一方面,建筑能耗在社会总能耗中占有较大比重,而暖通空调系统能耗在建筑总能耗中占比达一半以上。建筑围护结构节能是建筑节能的重要组成部分,约20%～50%的采暖、通风和空调能耗与建筑围护结构有关。另一方面,室外环境新风供应是关系人们健康和室内环境空气品质的重要因素,建筑新风供应能耗约占建筑空调总能耗的20%～40%。因此,如何将PVT热泵技术有机结合到建筑围护结构设计之中,充分利用光伏光热PVT组件所产生的热量或冷量,实现对建筑新风的预热或预冷,以降低建筑传统能源消耗、保证新风供应,是太阳能深度开发利用并实现其建筑一体化又一值得研究的问题,具有重要的学术研究价值和工程应用价值。针对这一问题,本文提出了建筑PVT热泵新风供应系统,将PVT组件与建筑围护结构一体化设计而构成PVT新风腔,充分利用PVT热泵新风供应系统运行时PVT组件因其内部的制冷剂蒸发或冷凝过程而产生的冷量或热量,来实现对流经PVT新风腔内部的新风气流进行夏季预冷（除湿）和冬季预热。同时,该PVT热泵新风供应系统还可实现在全年不同季节气象条件下的新风冷热预处理、光伏发电、供热热水的多能联产联供功能。为此,本文采用CFD模拟和试验研究相结合的研究方法,开展了以下内容的研究工作。首先,本文提出并建立了建筑PVT热泵新风供应系统的物理模型,以及吹胀板式PVT组件与建筑围护结构一体化结合的PVT新风腔物理模型,在该模型中,充分利用吹胀板式PVT组件内部的制冷剂蒸发和冷凝作用,实现了对PVT新风腔中新风气流的冷却（除湿）和加热过程。为进一步研究PVT新风腔结构设计及建筑一体化等问题,本文又建立了 PVT新风腔CFD模拟数学模型;为便于模拟分析,根据PVT组件内制冷剂在相变换热过程温度变化不大的特点,给出了 PVT组件内壁定壁温边界条件;进而,对具有敞开式空气流道、冬季等壁温加热（PVT组件为冷凝器）或夏季等壁温冷却（PVT组件为蒸发器）的PVT新风腔内新风气流流动换热性能进行了数值模拟研究,研究分析了自然对流和强制对流模式下PVT组件不同内壁面温度（分别代表不同大小的蒸发温度和冷凝温度）对新风腔内新风气流流动和换热性能的影响大小。通过对PVT组件分别作为蒸发器和冷凝器工况在自然对流过程的数值模拟研究可以看出:1)当PVT组件作为PVT热泵系统的冷凝器时,新风腔内新风流量变化范围为0.07kg/s～0.08kg/s,新风在腔内被PVT组件加热后的温升幅度为6.3～8.4℃。2)当PVT组件作为热泵系统的蒸发器时,新风腔内新风流量变化范围为0.048kg/s～0.061kg/s,新风在腔内被PVT组件冷却后的温降幅度为7.1～4.5℃。3)在新风系统送风机运行后,新风腔内部处于强迫对流状态,夏季新风气流在流经PVT新风腔时被冷却温度的降幅约为6～9℃,冬季新风气流在腔内被加热的温度升幅约为4～10℃。最后,根据上述冬夏季节新风气流被加热和冷却温度变化幅度以及冬夏室内新风送风温度要求,确定了PVT新风腔适宜的结构尺寸。上述研究结果不仅揭示了 PVT新风腔内冬夏新风气流流动换热特性,而且为本文后续建筑PVT热泵新风供应系统（试验系统）的设计和实施、以及在建筑外立面采用PVT组件作为室外新风预热或预冷部件技术的开发利用提供了重要的参考依据。其次,基于上述数值模拟研究结果,本文提出了安装在建筑外立面夏季可实现新风冷却（除湿）预处理、冬季可实现新风加热预处理的建筑PVT热泵新风供应系统,完成了系统设计和关键设备选型计算;进而在大连理工大学综合实验3号楼6楼建立了PVT热泵新风供应试验系统。该试验系统由PVT新风腔、PVT热泵机组、送风机、新风管道系统、风阀和计算机监测系统等组成,向建筑面积为36.4m2的办公室提供新风,新风量可满足室内12人的新风需求,新风量设计指标为20～30m3/h/人（设计总新风量为360 m3/h）;试验研究了 PVT新风腔出口温度随腔内风速的变化规律。2019年7月和8月间利用该该试验系统完成了夏季新风冷却性能试验,试验结果表明:1)当PVT新风腔内的流速控制在0.6m/s（对应风量为345 m3/h）时,新风在流过腔内被PVT组件冷却后的温度降幅约为4.0～10.27℃,新风降温冷却时PVT热泵新风供应系统的平均COP为0.88。2)而当PVT新风腔内的空气流速降低至0.4m/s时,新风的冷却温度降幅进一步增大。3)晴天条件下系统的平均光伏发电效率为10.16%,而在阴天条件下系统的平均光伏发电效率降低至9.6%。4)PVT新风腔的冷却降温效率变化范围为50%～91%,7月份测试期间系统压缩机和风机的最大耗电功率分别为0.99kW和0.02kW。上述试验结果不仅验证了本文提出的PVT热泵新风供应系统在夏季可以安全稳定地运行,而且可以有效地实现对新风预冷、向室内提供所要求的新风供应量。第三,本文利用所建立的PVT热泵新风供应试验系统,以安装在建筑外立面新风腔内的PVT组件为热泵系统的蒸发器,通过进一步扩展该系统的应用范围和优化系统运行模式,该系统在秋季实现了新风预冷、制取生活热水以及光伏发电的多能联产联供运行模式。除上述7月和8月间夏季试验外,本文在2019年9月和10月秋季完成了PVT热泵新风供应系统在此期间的多能联产联供性能试验研究。试验结果表明,1)在秋季白天该系统新风腔PVT组件内表面平均温度和组件外表面平均温度分别为24.4C和26℃,而PVT新风腔内空气平均温度和新风腔背面绝热层内表面平均温度分别为21.7℃和23.2℃,此时,新风在流过腔内被PVT组件冷却后的温度降幅约为4～5℃,新风冷却能力为291W,最大光伏发电效率为8.27%。2)当该系统运行在制取生活热水模式（系统可同时向建筑提供新风和电力）时,系统运行30分钟后,可将蓄热水箱内60L的自来水由基础水温加热至55℃以上,最大制热COP为6.0。。3)秋季运行期间系统压缩机和风机的最大耗电功率分别为0.78kW和0.02kW。上述试验研究结果表明,该系统在秋季高效、稳定的多能联产联供运行模式。第四,本文进一步利用所建立的PVT热泵新风供应试验系统,试验研究了该系统在冬季新风预热、制取生活热水、以及光伏发电的多能联产联供模式。结果表明,1)在冬季白天新风腔PVT组件内表面平均温度和组件外表面平均温度分别为33.4℃和34℃（冬季PVT组件处于冷凝器工作状态,PVT新风腔内气流平均温度和PVT组件内表面平均温度分别为15.2℃和13.7℃,此时,新风在流过腔内被PVT组件预热后的温度升幅约为11.7～22.6℃,新风预热能力达到2kW,PVT新风腔的新风预热平均热效率为26%;PVT组件平均光伏发电效率为8.1%。2）该系统在冬季制取生活热水时,系统运行92分钟,可将蓄热水箱内60L的自来水由基础水温加热至55℃以上,系统的最大制热COP为5.8。3)冬季测试期间系统压缩机和风机的最大耗电功率分别为0.21kW和0.012kW。结合上述夏季、秋季和冬季试验结果表明,该系统在全年均能够安全、稳定、高效地运行实现新风预热/预冷、生活热水供应和光伏发电等多能联产联供。综上,本文针对建筑新风供应、热水供应及用电需求,提出了便于与建筑一体化的PVT热泵新风供应系统。首先,本文采用了数值分析的方法,对自然对流和强制对流工况下等温加热或等温冷却的PVT新风腔的流动换热性能进行了数值研究,重点分析了PVT组件给定蒸发温度和冷凝温度对新风腔内的空气流动和换热性能的影响规律。其次,本文建设了 PVT热泵新风试验系统,构建了以制冷剂型吹胀板式PVT组件、空气流道和保温背板等主要结构层构成的PVT新风腔,对试验系统在夏季新风预冷性能进行了试验研究。第三,基于建立的试验系统,对系统在秋季新风预冷、热水制备和光伏发电多能联产联供性能进行了试验研究。第四,PVT热泵新风供应系统通过运行模式切换,在冬季可实现新风预热、热水制备和光伏发电的多能联产联供,本文进一步在冬季探究了系统运行模式及多能联供性能。本文提出的PVT热泵新风供应系统为建筑领域深度开发利用太阳能、实现全年新风预处理、生活热水制取供应和光伏发电等多能联产联供提供了新的理论方法,具有重要的学术研究价值;对进一步实现办公建筑和居住建筑分布式新风供应、供应生活热水和光伏发电及其建筑一体化,具有广阔的应用工程应用前景。