建筑能耗问题随城市化进程和全球气候变化而加剧。建筑表面换热系数与多参数复杂气候条件和建筑材料特性息息相关，是建筑能耗预测的重要参数。开展建筑表面复杂换热的研究，将为准确预测建筑负荷、有效运行建筑设备和开发应用被动式节能技术等提供重要基础。
　　风洞实验是建筑表面复杂换热研究的重要方法。现有风洞实验研究由于实验条件限制，研究方向集中于建筑表面对流换热、太阳辐射换热和蒸发潜热，缺乏天空长波辐射换热等研究。为此，本文以建筑表面复杂换热条件为研究对象，采用风洞技术和环境模拟技术，营造全天候动态热湿气候风洞，复现建筑表面复杂换热的气象边界条件，并针对各气候参数在风洞中实现时存在的问题，结合理论分析、数值模拟和实验测试等，提出相应的方法并进行验证。本文具体开展了如下工作：
　　1)基于流场品质和热湿气候风洞的特殊性，重点对影响风洞流场的风机过渡段、导流叶片等关键部位进行优化模拟，优化后风洞试验段入口截面速度度均匀性系数＜2%，温度均匀性系数＜1.9%；且风速的稳态和动态控制均方根差RSME分别降低到0.04和0.01m/s。
　　2)基于风洞内各气候参数耦合控制的稳定性要求，重点对温、湿度的耦合控制，建立了三级加热、三级除湿的整体调节方法和极端高湿工况的分段微调节方法，并通过实验测试，测试得到稳态控制时温度和相对湿度的均方根差RSME分别降低到0.1℃和0.4%；动态控制时分别降低到0.2℃和0.53%；在温度40℃、相对湿度98%、风速1m/s的极端高温高湿最不利工况下，采用微调节后温、湿度的RSME分别从3.0℃降低到0.1℃，从0.9%降低到0.5%，较大幅度的湿度波动频率从12次/h降低到4次/h。
　　3)与天空长波辐射系统进行耦合布置，建立了一种适用于多参数全天候动态热湿气候风洞的高等级大型太阳辐射模拟系统的实现方法，并进行辐射特性测试得到有效辐照面为2.5×2.5m；有效辐照面特征尺寸百分比达到83.3%，相比同类型提高一倍，提高广源利用率；辐射均匀性和稳定性均达到规范B级或以上要求；稳态和动态控制下太阳辐射照度的RSME分别降低到1.14和0.96W/m2。
　　4)基于天空长波辐射换热的计算原理，利用室外实测数据和经验计算模型，明确风洞天空长波辐射换热系统中天空有效温度的两种设置方法，并建立相应的风洞天空有效温度修正模型，且进行风洞对比实验，得到晴天工况试件表面温度相对误差值从22.4%降低到8%，多云工况从12.3%降低到2.4%，完善了建筑表面复杂换热研究的风洞实验方法。
　　本研究首次设计并建设了全天候动态热湿气候风洞，研发风洞多参数的实现方法，实现了风速、温度、湿度、太阳辐射、天空长波辐射、降雨和盐雾七个气象参数条件的风洞复现，建立了风洞天空长波辐射的修正模型，为科学量化建筑表面复杂换热提供新的实验平台和方法。