真空水流窗是一种新型的围护结构一体化太阳能利用技术,可以大面积安装于建筑外墙和屋顶。其应用一方面可以降低通过透明围护结构的传热;另一方面,可以实现太阳能集热。地源热泵是一种清洁的可再生能源利用技术,与太阳能热水系统进行多能互补可以有效提升性能。然而,其应用极大地受太阳能集热器的安装面积所限。因此,本文提出了一种新型的基于真空水流窗与地源热泵的多能互补系统,并基于成都市的体育馆建筑应用,利用TRNSYS数值模拟平台开展模拟计算,研究了该系统应用的节能性和经济性。为此,完成了两种设计方案下的性能对比,方案一采用传统的白玻,空调和热水分别由地源热泵和燃气锅炉供应;方案二采用真空水流窗,其中,空调由地源热泵提供,热水由真空水流窗辅助、地源热泵和燃气锅炉联合供应。为了计算通过真空水流窗的传热量以及水流集热量,本研究还完成了其热性能模拟的模型开发和准确性验证。此外,分析了该新型系统运行对土壤热平衡的影响,并完成了基于土壤热平衡的系统优化。研究发现,方案二在节能性、经济性和环保性方面均有突出优势。在节能性方面,相比于方案一,方案二的全年空调能耗降低了17938.09 k W·h,节能率为12.09%;全年生活热水能耗要比方案一降低折标煤41873.69 kgce,节能率为24.46%。采用方案二后,体育馆的综合能耗会比方案一降低折标煤44078.27 kgce,综合节能率为23.27%。方案二的全年综合一次能源利用率比于方案一提升了12.94%。在环保性方面,方案二的污染物减排率可达23.27%。SO2、CO2和PM10等由电力和燃气间接排放的污染物年排放量分别可以减少661.17 kg、117248.21 kg和110.20 kg。在经济性方面,方案二的空调运行费用比于方案一节省8969.05元;对于生活热水系统,方案二的运行费用比方案一降低97813.66元。综合而言,采用方案二后,体育馆的年运行费用节省了106782.71元。在10年的寿命周期内,方案二的全寿命周期成本比方案一低150914.10元。基于土壤热平衡的优化研究发现,组合11（地源热泵和燃气锅炉负担热水负荷比例分别为26.84%和73.16%）和组合1（地源热泵和燃气锅炉负担热水负荷比例分别为2.44%和97.56%）是性能较优的热水负荷分配方案。从单一一级指标考虑:仅考虑节能性或环保性指标时,组合11为最佳方案;仅考虑经济性这一指标,组合1为最佳方案。从任意两个一级指标方面考虑最优解,仅考虑节能性/环保性和经济性这两个指标,组合1为最优方案;仅考虑节能性和环保性这两个指标,组合11为最佳方案。而综合考虑节能性、经济性和环保性三个一级指标时,组合11为最优方案。