全球能源使用和碳排放持续增加，给建筑行业带来了巨大压力。建筑物约占全球二氧化碳排放量的34%[1]。根据国际能源署（IEA）的报告，建筑物的运营排放占全球能源相关二氧化碳排放量的26%，其中直接来源占8%，间接来源占18%，后者主要归因于电力和热能需求[2]。在建筑能耗中，供暖、通风和空调（HVAC）系统占总需求的35-40%，使其成为减排的关键目标[3]。
为应对这些挑战，建筑集成光伏（BIPV）作为一种可持续解决方案应运而生，它同时实现了绿色电力生成、建筑围护结构功能性和建筑美学[4]。与传统附加式光伏安装不同，BIPV系统将光伏电池直接集成到建筑围护结构中，而无需依赖外部安装结构[5]。在保持建筑围护结构基本功能的同时，BIPV技术可应用于立面、屋顶和窗户，替代传统建筑材料[6]。这种集成不仅提升了建筑美学效果，还带来了显著的节能和减排潜力[7]。
光伏双层立面（PV-DSF）作为集发电、热调节和视觉舒适度于一体的复合围护结构，将电力生产与动态适应性相结合，同时缓解了过热问题。典型的PV-DSF由外部立面、内部立面和中间空气腔组成，光伏模块通常集成在外层以实现太阳能发电和遮阳[8]。空气腔不仅引导热量传递，还为光伏组件提供自然或强制通风，从而降低组件温度并提高电效率[9]。由于其多功能集成，PV-DSF在提高建筑能源效率和室内热舒适度方面展现出巨大潜力，因此吸引了越来越多的研究关注，如表1所示。
近期研究趋向于将其与主动建筑能源系统（如空气源热泵（ASHP）、空气处理单元（AHU）和热轮（TW）相结合。这种集成旨在实现废热回收、空气预处理以及供暖和制冷负荷的协调调节[16]。如表2所示，这些研究突显了PV-DSF作为耦合建筑能源接口单元的巨大潜力。
尽管PV-DSF在发电、通风和能源优化方面的研究取得了进展[20]，但大多数研究仍集中在电效率、热负荷减少和能源需求重构上。相比之下，对于PV-DSF与建筑热源系统在主动送风调节和室内热管理方面的协同潜力关注较少。现有的BIPV/T-HVAC集成主要侧重于热泵辅助和冬季新鲜空气预热/供暖[21]、[22]。关于夏季除湿后送风再加热需求的研究仍然较少，尽管这一过程占实际空调能耗的很大比例[23]。在许多实际系统中，接近露点的除湿后送风要么直接送入房间，要么通过电加热器重新加热。此外，大多数PV-DSF研究依赖于稳态或半经验模拟方法，缺乏在真实送风条件下的动态响应特性研究[24]。虽然热电耦合框架相对成熟[25]，但很少有研究考虑PV-DSF与送风参数（风速、温度、再加热负荷）之间的耦合。因此，光伏立面与空调系统的多能源协同作用尚未得到充分量化[26]。
传统的BIPV和空调系统面临挑战，包括因过热导致的光伏电效率低下、功能主要局限于发电，以及在送风再加热部分的高能耗或省略再加热时的舒适度降低[27]。为解决这些问题，我们之前的工作提出了一种与送风再加热协同工作的通风半透明光伏墙（STPV-W）[26]。基于这一概念，本研究设计并建造了一个全尺寸原型，将STPV-DSF与空气处理单元相结合。在所提出的设计中，除湿后的低温送风通过光伏立面腔体，同时冷却光伏组件并重新加热送风，从而减少了空调单元的再加热需求。该系统通过废热回收实现了发电、通风冷却和送风再加热的集成，建立了光伏立面与空调系统之间的多能源协同作用。
本研究的主要创新如下：（1）与传统独立运行的BIPV系统不同，开发了一种与空调耦合的新型STPV-DSF系统，集成了发电、通风冷却和废热回收功能。该系统利用光伏废热重新加热除湿后的低温送风，实现了光伏冷却、HVAC效率和整体建筑能源性能的协同提升。（2）与仅限于实验室规模或单模块测试的先前研究不同，建立了一个集成空气处理单元的模块化室外设施。在真实运行条件下对STPV和不透明光伏立面（OPV）系统进行了对比实验，对所提出的概念进行了工程级别的验证。（3）除了稳态方法外，还开发了动态电热耦合模型和全面的性能评估，以捕捉系统对室外条件的动态响应；该模型经过现场测量校准和验证，能够可靠地预测性能。
本文详细介绍了系统的配置和工作原理。提出了耦合建模方法和评估方法，并使用实验平台进行了验证。对比分析了STPV和OPV立面的性能，并评估了通过立面通道的送风比例和立面朝向的影响。这项工作将概念设计转化为全尺寸工程示范，为光伏和空调系统的深度集成提供了实验证据和实用指导，对实际建筑应用具有重要意义。
