光伏光热建筑一体化技术在建筑的围护结构中集成光伏光热系统,具有发电及降低建筑冷热负荷的功能,可以降低建筑的综合能耗。然而,目前对于光伏光热一体化技术的研究多集中于夏热冬暖地区以及夏热冬冷地区,对于寒冷地区和严寒地区的研究相对较少,同时缺乏适用、高效的寒区光伏光热建筑一体化系统型式。本课题采用高性能真空玻璃作为盖板,设计适用于严寒地区的空气型光伏光热墙体系统,并通过理论分析和数值模拟相结合的方法对光伏光热墙体系统的热电综合性能、流道内空气流动传热特性及影响因素进行研究。首先,设计了空气型光伏光热墙体系统及运行模式,建立了该墙体的理论分析模型及热电性能评价指标,编程模拟了系统在哈尔滨冬季连续运行工况。结果显示光伏光热墙体系统各表面温度随时间变化趋势与当地太阳辐射照度、室外空气温度变化趋势一致。系统连续运行时,流道内空气温升、系统瞬时热效率及瞬时输出功率都在中午时刻达到最大值,光伏组件瞬时电效率变化正好相反。其次,通过简化光伏光热墙体系统空气流道的物理模型,对流道内的紊流流动建立传热数学模型,并完成数值求解。通过将文献实验结果与本文模型计算结果进行比较,得到两者变化趋势一致且误差小于8%,验证了模型的可靠性。再次,利用所建模型模拟分析了光伏光热系统空气流道内流场的发展过程,对流道内空气的流动传热特性进行了分析。模拟结果显示高窄型流道更利于流道内温度场、速度场、压力场的发展。对于温度场,温度发展在高度方向上近指数分布,在宽度方向上由两侧壁面向中间骤减。速度场和压力场在宽度和高度方向上发展呈现一定关联性。当高宽比>30时,流场的流动传热效果较好。最后模拟分析了空气型光伏光热墙体系统在不同流道高度、宽度及不同热流密度工况下,流道内空气的温度、速度及流量变化趋势。流道高度、宽度、热量密度的增加,增大了通过流道的空气流量。流道高度、热流密度的增加,不同程度地增加流道内各个位置处的空气温度、流速,但流道宽度的增加则引起各点温度和流速减小。流道内空气作供热用时,设计时应尽可能增大流道高度,而流道宽度不宜大于70mm。本文的研究工作将为严寒地区空气型光伏光热墙体系统的设计和应用提供新思路,为光伏光热一体化技术在严寒地区的实施提供理论依据和技术支持。