太阳能是一种安全的清洁能源,使用它不会对环境造成污染或引发生态失衡。光热转换由于其投资和维护成本低且易于被高效利用,已成为世界多国关注的焦点。我国建筑业高速发展需要大量消耗能源,特别是供暖和空调。联合热泵技术,在建筑设计时充分考虑太阳能资源的回收利用,从而实现减少能源消耗的目的。本文提出一种联合太阳能热泵系统的光伏光热墙体,以期满足用户热水和供冷暖的需求,比现有太阳能利用系统效率更高,成本更低。本研究以太阳能光伏光热墙体的热电效率为核心,将微通道平板热管和太阳能热泵系统运用于其中。新型墙体吸收太阳辐射,不仅能获取电能和热能,而且因为结合建筑外观,节省了建筑施工成本。将微通道平板热管阵列式密排,利用其扁平外形增大换热面积。另外,通过与太阳能热泵的有机联合,夏天将室内换热器用作蒸发器运行;到了冬天,把水箱作为热源通过热泵系统进行供暖,提高了热泵设备的利用率。本项目对光伏光热墙体进行研究开发,在四季典型天气下对系统进行测试,获得多种不同天气条件的系统参数。根据实验数据绘制了光热光电效率曲线,并分析该系统全年的综合效率。对热泵系统进行测试,通过所测得的耗电量和电功率,得出热泵系统的COP。并将其与传统空调COP进行比较,分析了系统的节能效果。最后,通过上述数据对系统效益和成本进行合计,计算了设备投资回收期。为研究该设备在广州地区推广的可行性,对系统进行经济和环境效益评价,并提出进一步优化系统的建议。研究结果表明:系统集热效率随太阳辐射的增强而降低,光电效率也与辐射强度变化成反比。墙体系统的最高和最低平均集热效率分别为71.4%和37.2%;其最高和最低平均光电效率分别为13.5%和8.8%。实验以广州地区的气象资料为基础,研究了夏冬两季热泵系统的COP,夏季系统COP为3.3,冬季系统COP为3.6,表明该系统具有良好的节能效果。根据对光伏光热墙体经济和环境效益的综合分析,尽管该系统的投资成本高达4000元,但在使用周期内,该光伏光热系统比电热水系统每年节省311元,热泵系统比传统空调系统每年节省262元,具有较好的经济优势。该系统在太阳辐射下的年总集热量为1165 MJ,年产电量为39.8 k Wh,供冷暖系统节省电量约374.8 k Wh。在全寿命周期内该系统的环境效益为1724.2元,等同于节约了4.14吨标准煤,具有良好的经济和节能效益。