建筑外围护结构是影响建筑能耗的重要因素。传统建筑围护结构存在两方面的缺点:一方面,由于固定热物性参数的设定,传统建筑围护结构存在保温与散热的矛盾,使得建筑运行过程中不能根据室内外气温来实现自身热平衡;另一方面,夏季较强的太阳辐照使得墙体传入室内的得热量增大,需要室内设置复杂的化石能源驱动的空调系统来进行调节。克服传统围护结构的缺点,特别是在夏季巧妙地利用太阳能实现对墙体热流的主动控制,从源头上消除墙体得热并为室内提供一定的制冷量,并采用可再生能源空调对室内环境进行调节,对建筑节能具有重要意义。本文研究的主要目是提出一种气温自适应墙体,利用热力学分析、模拟计算和实验相结合的方法,对气温自适应墙体利用太阳能控制墙体热流并为室内提供制冷(热)量进行实验研究,给出一套气温自适应墙体系统动态模型、基本计算与分析方法,为实时认识与控制气温自适应墙体系统性能及其经济性和可行性分析提供理论基础。同时对太阳能热电空调系统进行研究,为太阳能空调在建筑中应用提供新方法。本文主要研究内容和结果如下:首先对太阳能热电制冷系统进行热力学分析与优化。合理的系统结构参数和运行条件是提高热电制冷系统性能的关键。本文针对热电制冷系统在建筑中应用的特点,对热电制冷系统冷、热端媒介温度、工作电流、散热器总面积及冷、热端散热器分配比等参数对热电制冷系统性能的影响进行分析优化,确定热电制冷系统运行的工作电流区间。根据热电制冷特性和光伏发电特性,对光伏电池和热电制冷系统的匹配特性进行优化,给出光伏电池与热电制冷系统之间的耦合匹配方法,为太阳能光伏热电制冷系统的设计和优化运行提供理论依据。其次,提出一种气温自适应墙体并对其进行研究。建立气温自适应墙体实验测试平台,并对墙体性能进行大量的实验测试。实验证明气温自适应墙体能够利用太阳能消除传统建筑围护结构得热量的同时为室内提供一定制冷量或制热量。太阳辐照越强,墙体内表面温度越低,为室内提供的制冷量越大。在光伏电池60度安装时,太阳辐照强度450 W/m~2以上时,气温自适应墙体为室内提供的冷量约为40 W/m~2-70 W/m~2;在冬季充分利用太阳能通过墙体实现对室内加热,太阳辐照越强,墙体内表面温度越高。光伏电池90度安装且散热通道密闭,太阳辐照强度在357 W/m~2-660 W/m~2时,墙体为室内提供的制热量约为128 W/m-167W/m~2。再次,建立气温自适应墙体的模型,并利用实验数据对墙体模型进行验证,然后利用该模型对墙体制冷工况运行时的结构参数进行优化。分别对气温自适应墙体的保温材料厚度、通风口尺寸和散热通道尺寸进行优化,同时对室内温度对墙体性能的影响进行模拟分析。对气温自适应墙体在乌鲁木齐、北京、长沙和广州地区应用,墙体处于最不利工况(光伏电池90度安装)时的性能模拟表明,气温自适应墙体在建筑东向安装时墙体的制冷性能最好。其中乌鲁木齐和北京地区6-8月份东外墙分别能提供45.98 k Wh/m~2和22.61 k Wh/m~2制冷量,太阳能利用效率分别为8.66%和5.41%;长沙和广州地区6-9月份东外墙分别能为室内提供25.39 k Wh/m~2和16.36 k Wh/m~2制冷量,太阳能利用效率分别为5.1%和3.79%。对气温自适应墙体进行经济性分析结果表明:气温自适应墙体在乌鲁木齐、北京、长沙和广州的投资回收期分别为9.6年,8.4年,13.9年和13.3年。最后,本文提出一种光伏热电空调系统,并对其进行实验测试和模拟研究。光伏热电空调分三种工作模式运行:室内制冷的同时制取热水工作模式、单独制冷模式和制热模式。建立了光伏热电空调系统的模型并用实验数据对其进行验证,实验和模拟结果表明,太阳能光伏热电空调系统在室内制冷的同时制取热水工作模式时,系统具有明显节能性,且系统在夏季单独制冷或冬季制热时通过控制输入工作电流和冷却水温,系统可以获得较高的制冷和制热效率。本文研究的气温自适应墙体可以从源头上减少建筑得热的同时为室内提供一定的制冷量和制热量,减少建筑空调负荷,实现建筑围护结构技术从被动保温隔热到全年利用太阳能主动隔热的根本转换,同时太阳能热电空调系统可以对室内温度进行调节,在克服传统化石能源空调系统缺点的同时为建筑节能提供一种新思路。