建筑能耗需求增加与环境恶化现状的双重压力,促进了人们对建筑可持续能源利用和节能减排的关注。建筑能耗供需两侧的不匹配性与矛盾性,提高了人们对建筑能量转换过程的重视,尤其是热电转换过程,不仅关系到能量转换过程的效率,而且关系到热力学系统与室内环境平衡,进而影响室内人居舒适和人民生活品质。本文根据建筑高效节能、室内设备冷却、多能量系统热电联产和建筑环境冷热改善等实际需要,围绕热电技术在建筑冷-热-电中的潜在应用,通过数值模拟、理论分析和实验测试等研究方法深入探讨了热电双向冷却机制、多能量系统热电双向特性、阵列式热电通风性能增强等关键科学问题,为提升建筑能量转换热力学增益提供理论依据和指导。本文主要研究内容和结果如下:首先,提出了热电双向冷却技术及其冷却机理。结合能量和熵产最小化分析,分别建立了两种典型热电冷却系统的热力学模型,同时评价和比较了两种热电模型冷却性能。通过综合考虑设备温度、系统效率和熵产率,分别量化了热电运行电流、吸收端及耗散端热导和P-N结数对系统冷却性能的影响,深入阐述了热电双向冷却机制,确定了热电双向冷却的过渡条件。通过热电双向冷却实验,阐述了热电制冷和发电模块的设备冷却特性,进一步验证了热电双向模型的准确性和可靠性。该研究将为设备热管理、能量采集、余热利用等性能提升和控制优化提供理论支撑。其次,构建了热电-光电能量系统热电双向冷却模型。从输出功率、电池温度、热力学效率、（火用）损耗和（火用）经济等方面,分析和比较了两种光伏热电耦合系统的冷却性能,详细地阐明了该耦合系统热电双向冷却的过渡条件,揭示了该耦合系统热电冷却与发电的并行机理。系统地分析和比较了两种典型光伏热电耦合系统模型的能量流、（火用）流和单位（火用）费用流,阐述了系统各部件在不同热力学准则参数的积极影响。研究结果与先前文献结果进行了对比和验证,验证了当前模型的可靠性。本研究将有助于热电-光电能量系统的设计与优化,从而提高耦合系统能量转换效率。再次,阐述了热电-电化学能量系统热电双向模型理论。从功率输出、能量及（火用）效率和单位（火用）成本等热力学指标,分析和比较了燃料电池热电制冷模型和燃料电池热电发电模型在电池电流密度、热电元件数量和热损耗等参数下的性能,确定了耦合系统中热电运行模型以及对应的过渡条件。结合新的不可逆评价指标,讨论和比较了不同可逆和不可逆模型的性能差异,阐述了耦合系统性能受系统各部件综合影响的作用原理。从热力学的角度,探讨了燃料电池热电耦合系统的应用潜力和限制,揭示了耦合系统能量转换的本质在于降低不可逆性的损耗,应从优化系统结构设计和运行参数等多个方面,降低可避免的（火用）损耗,缩减不可避免的（火用）损耗,进而提高耦合系统整体效率。最后,建立了一种建筑阵列式热电通风系统的网络分析模型,耦合能量分析、熵产分析和（火用）分析,对比分析了顺流式、逆流式流型下该阵列式热电通风系统的热力学性能,重点研究了热电运行电流和热电元件数量对制冷量、系统效率和熵产率的影响。基于网络分析模型,讨论了阵列式热电系统中各热电元件的性能差异,进一步揭示阵列式热电通风系统随流动方向性能弱化机制。根据实际案例,分析和对比了传统热电系统和现有阵列式热电系统运行工况和设计参数,纠正了部分多单元热电系统的错误认识。通过步入式恒温恒湿室内热电实验测试平台,探讨了在不同热电运行电流下热电单元的热力学特征变化规律,从而验证热电模型的准确性和可靠性。此外,提出了一种热电-光电耦合通风系统设计理念,并初步地讨论了其热力学性能,为耦合热电技术的建筑冷热电联产提供理论支撑和设计参考。本文的研究成果系统分析和探究了热电双向冷却机制,发展和促进了多能量系统热电双向冷却理论,提高和强化了阵列式热电加热/制冷通风系统分析方法,同时有利于促进热电技术在绿色建筑中的应用与发展,为建筑节能减排提供一种新的设计思路。