根据国内国外文献分析了有关平板太阳能集热器研究进展、关键技术及存在的问题,在此基础上通过实验和数值模拟方法研究碳塑平板集热器的集热效率,该研究对太阳能利用具有一定的指导作用。根据太阳能平板集热器的传热过程及结构特点建立了集热器的热平衡方程,根据现有的研究简化集热器热损失的计算过程,通过经验公式计算热损失系数。为便于实验研究,引入效率因子与热迁移因子,采用集热器进口流体温度代替不易测量的吸热板表面温度,建立了太阳能平板集热器效率的数学模型。搭建太阳能集热器的室外稳态效率试验台,对碳塑平板太阳能集热器进行热性能试验。分别在不同流量工况下对集热器进行全天的效率实验,运行流量为0.012kg/s、0.016kg/s、0.056kg/s、0.103kg/s时的最大有用功率分别为383.56W、375.12W、437.65W、470.67W,最大瞬时效率分别为0.63、0.65、0.73、0.78。分析发现,在一定流量范围内,集热器的瞬时效率会随流量的增加而增大,但是这种趋势会逐渐变小。当流量增大到一定程度,其数值的继续增加对集热器效率的影响不再明显。选取工况2的实验数据进行分析,通过Origin软件线性拟合得到碳塑平板集热器基于归一化温差的瞬时效率曲线,最大效率值为0.70,总热损失系数为5.16 W/（m2·K）。与传统金属平板太阳能集热器和塑料平板太阳能集热器对比,碳塑平板集热器的效率最大值比塑料平板太阳能集热器高0.13,比管板式金属平板太阳能集热器低0.03,集热性能居于二者之间。通过Fluent对该集热器模型仿真分析,在模拟流量为0.016kg/s、太阳辐射照度为800W/m2、环境温度303K的条件下,分别得到不同进口温度下的出口温度,然后计算得到瞬时效率离散点,运用最小二乘法拟合得到仿真瞬时效率曲线。对比试验效率曲线,其瞬时效率截距和总热损失系数的误差分别为1.4%和5.8%。数值模拟结果与实验结果相比较,误差较小,验证了数值模拟的可靠性和准确性,说明采用数值模拟的方法计算吸热单元效率是可行的。根据数值计算结果得到碳塑平板太阳能集热器的流速分布及温度分布云图,通过各吸热单元的质量流量及进出口温差,计算得到7个吸热单元的有用功率及瞬时效率。对比分析发现,距离集热器进口处越远,排管的质量流量越小,进出口水温差越大,对应吸热单元的有用功率和集热效率越低。集热器中间位置吸热单元的集热性能可以较好地反映集热器整体的集热状态。建立碳塑平板集热器的效率因子及材料含量表达式,通过绘制诺谟图的方式,结合实际集热器应用尺寸,对吸热板的结构进行优化,优化后的吸热板厚度及宽度分别为0.46mm和114mm。该研究为碳塑平板集热器的推广应用提供指导。