受浅层土壤温度所限,冬季时地道风出口风温一般相对较低,难以满足建筑供暖需求。现有研究主要通过传统平板空气集热器对地道风出口空气二次加热以提高地道风出口风温。针对该地道风和传统平板空气集热器复合系统因太阳辐射间歇性和不稳定性导致出口风温不够稳定,易出现过热且集热器工作时间仅限于日间的问题,本文提出在集热器中耦合相变材料以构成地道风和相变平板空气集热器复合系统。为研究该复合系统热性能,本文搭建了实验平台,对复合系统进行了测试,在此基础上建立和验证了复合系统数值模型,并基于该模型针对复合系统冬季热性能进行了参数分析。本文主要结果如下:(1)该复合系统可有效抑制太阳辐射波动对复合系统出口风温的影响,有效避免太阳辐射较强时系统出口空气易出现过热的现象。与采用传统平板空气集热器的复合系统相比,该复合系统利用相变材料相变温度变化范围小的特点,可将系统出口风温维持在33~o C至35.8~o C范围内近4.5小时,最大出口风温降低8~o C。(2)相变平板空气集热器可在夜间无太阳辐射时继续运行,提高了复合系统热性能稳定性。与传统平板空气集热器相比,相变平板空气集热器可将日间过多的太阳能通过潜热的形式进行蓄存并于夜间释放,从而将复合系统工作时间延长了近5.5小时。(3)该复合系统的热性能随着空气流量、相变材料的相变温度、导热系数、相变潜热以及吸热面发射率的改变而改变。本研究中,当空气流量从100kg/h增加到300kg/h,复合系统的出口风温最大值和工作时间分别降低5.3~o C和4小时。而复合系统的总制热量和可再生能源利用率分别升高了18.6MJ(从23.3MJ变化到41.9MJ)和13.6%(从60.2%变化到73.8%);而降低相变材料的相变温度、导热系数以及吸热面发射率,提高相变材料相变潜热均可延长复合系统的工作时间;减小相变材料的相变温度、吸热面吸收率,增加相变材料相变潜热可提高复合系统的总制热量;降低相变材料的相变温度和吸热面发射率可提升复合系统的可再生能源利用率。基于本文研究结果,未来研究方向应集中在进一步优化地道风和相变平板空气集热器复合系统的几何结构,并对其实际应用于建筑供暖时的室内环境进行评估。