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人类对传统化石能源的大规模开发和利用,不仅带来了严重的能源紧缺问题,还给地球环境造成了极大的破坏,严重威胁到人类的生存和发展。如此紧迫的形势让节能减排成为了社会的共识。建筑业能耗是社会总能耗重要分项之一,通过技术改革有效地降低建筑能耗是节能减排事业中的重要一环。在改进传统能源技术的基础上,合理地开发和使用绿色可再生能源,减小建筑暖通空调系统的能耗,同时保证良好的室内环境条件,具有重要的意义。利用土壤显热蓄热的土壤-空气换热器（EAHE）是一种用于建筑的较为常见的绿色能源技术。这一技术的应用需要占用较多的地下土壤资源。如何有效地提升EAHE的性能,是这一技术进一步应用推广和发挥更大节能效益的关键。本文利用热阻分析法分别从热阻串联和并联的角度出发,提出了改善传统EAHE传热性能的方案。相对于土壤的显热蓄热过程而言,相变材料（PCM）的潜热蓄热过程具有能量密度大且工作温度稳定的优点。因此,通过合理的方式将PCM应用到EAHE中,可能会提升这类系统的热性能。基于这样的思想,本文提出了相变蓄热体辅助的土壤-空气换热器（简称PCM-EAHE）的概念及其两种不同的系统结构方案,即空心圆柱形相变蓄热体辅助的土壤-空气换热器（简称HCPCM-EAHE）和圆柱形相变蓄热体辅助的土壤-空气换热器（简称CPCM-EAHE）。同时,为了研究这种新型换热器在对空气进行制冷/加热时的性能表现,本文还基于等效热容法建立了PCM-EAHE的三维瞬态数值模型。在使用PCM-EAHE模型开展相关研究工作前,本文以癸酸:棕榈酸=97:3（wt.%）的二元复合PCM为相变蓄热芯材,以芯材10wt.%的膨胀石墨（EG）为基材,制得了一种相变温度为28.16℃、过冷度约0.3℃、且结构稳定、导热性能良好的相变蓄热材料。然后以这种材料为基础,分别在HCPCM-EAHE和CPCM-EAHE方案下搭建了PCM-EAHE系统的实验装置,利用该装置的实验测试结果对提出的PCM-EAHE数值模型进行了验证。基于验证后的数值模型,本文分别对HCPCM-EAHE、CPCM-EAHE和同规格的传统EAHE（简称Trad-EAHE）系统在重庆地区典型气象年的夏季气象条件下的制冷性能进行了对比研究。研究结果显示,两种结构方案的PCM-EAHE系统的制冷性能都有明显提升,且以CPCM-EAHE的提升最为显著。与同规格的Trad-EAHE相比,在重庆地区连续高温天里连续运行的HCPCM-EAHE和CPCM-EAHE系统的日总制冷量分别被提升了17.34%和19.40%。从它们在室外峰值温度下的冷量输出来看,HCPCM-EAHE增长了13.64%～18.40%,CPCM-EAHE增长了28.55%～39.74%。从对这些系统的传热分析来看,HCPCM-EAHE获得制冷能力提升的主要原因是空气管道周围相变蓄热体导热性能的增强,CPCM-EAHE获得昼间制冷性能大幅提升的原因在于PCM蓄热体能够在夜间充分释热,即CPCM-EAHE能够较好地借助PCM蓄热体利用夜间低温空气中的冷量。因此,CPCM-EAHE对其PCM蓄热体的相变蓄热容量的利用率远高于HCPCM-EAHE。本文还对CPCM-EAHE中各因素对系统制冷性能的影响规律进行了探讨。通过正交实验分析法和数值模拟实验,本文发现与PCM蓄热体相关的因素对表征CPCM-EAHE制冷性能的指标——累计制冷量（67）和最大制冷量8（6）的影响主次顺序依次为:圆柱形PCM蓄热体的长度与空气通道的长度之比7),圆柱形PCM蓄热体的底部直径与空气通道的直径之比（9）,PCM的相变温度8,PCM的导热系数,PCM的相变潜热,且以7)、(（9）的影响最为显著。但相变温度对CPCM-EAHE中PCM蓄热体的相变蓄热容量利用率的影响也是不能忽视的。通过对比不同埋深下CPCM-EAHE和Trad-EAHE的制冷表现,本文发现PCM蓄热体在CPCM-EAHE中所发挥作用的强弱与系统的埋深之间无显著关系。参照这些研究结果,本文利用响应曲面分析法并结合数值模拟实验,拟合出了系统的空气通道直径D和长径比、PCM蓄热体的（9）和7、以及系统的运行风速与表征重庆地区CPCM-EAHE夏季制冷性能的指标——单位质量流量新风的最大温降?8（6）和累计温降?（67）之间的多元二次回归响应曲面模型。该模型能够对因素D、、（9）、7、取值在一定范围内的CPCM-EAHE在重庆地区夏季气象条件下的制冷性能进行可靠的预测。基于该响应曲面模型的参数分析表明,CPCM-EAHE作用在单位质量空气上的降温效果随着、（9）、7的增长而提升,随着D、的增长而降低。最后,本文还对CPCM-EAHE的适宜运行模式进行了探讨。通过对重庆地区夏季气象条件下,CPCM-EAHE分别以连续运行、间断运行、间断运行和夜间通风相结合,三类四种模式运行时的制冷性能进行对比分析,本文发现,间断运行与夜间通风相结合的运行模式可以提升CPCM-EAHE的昼间制冷性能,且增大夜间通风风速能进一步提升系统在昼间的制冷性能。