随着建筑能耗在世界能源消耗总量中所占的比重越来越大,开发利用可再生清洁能源,降低建筑能耗成为解决能源与环境之间矛盾的有效途径之一。宁夏地处中国西北部,太阳能资源丰富,在该地区开发利用太阳能对于实现建筑节能减排目标具有重大意义。本文综合理论分析、实验验证、数值模拟计算等方法,对应用于宁夏银川地区的太阳能热水地板辐射供暖/供生活热水组合系统的热利用特性进行了研究。主要研究内容包括:1.设计并搭建了太阳能低温热水地板辐射供暖/供生活热水组合系统,确定了以8m2平板集热器、300L储热水箱、71m地暖供热管为主构件的实验系统。实测2014年全年的气象数据表明,供暖季太阳日辐射总量达到1333.7 MJ/m2,非供暖季太阳日辐射总量达到2695.4 MJ/m2,数据表明该地区太阳能资源较为丰富,日照时数较长,具有较高的太阳能资源开发利用潜力;2.以标准晴天大气层外的太阳辐照度计算为基础,利用VB编程软件编制了大气层内水平面上和集热器倾斜面上的太阳总辐照计算程序,采用MATLAB仿真软件计算分析了影响太阳辐照度的因素,并对宁夏银川地区集热器的最佳安装倾角进行了优化。计算表明,在寒冷的1月份,其最佳集热器的安装倾角为64°,在炎热的6月份,集热器的最佳安装倾角为2°;3.通过对平板集热器结构及其集热原理的分析,讨论了太阳能光热转换过程中集热介质的传热过程,以单块平板集热器光热转换、热传递过程的数学模型为基础,建立了集热阵列集热模型的数值模拟计算程序,分析了串/并联不同连接模式下集热阵列的工作性能,对影响串联集热阵列集热特性的太阳辐照度、集热介质循环流速、室外环境温度等影响因素进行了讨论;4.通过对太阳能低温热水地板辐射供暖传热过程的分析,建立了低温热水地板辐射供暖的数学模型,以所建的低温热水地板辐射供暖数学模型为基础,计算分析了供水水温、水循环流速等运行参数,以及地盘管间距、覆盖层厚度、地板表面装饰层材料等地板构造参数对地板表面温度和室内空气温度的影响;5.在上述研究基础上,对太阳能低温热水地板辐射供暖系统运行特性进行了实验研究,并对供暖中期当地最寒冷季时的测试数据进行了分析,以实验测试数据为参考,计算了太阳能低温热水地板辐射供暖的节能潜力;结果表明,太阳能低温热水地板辐射供暖具有较好的集热和蓄热性能,室内温度波动范围显著减小,全天可维持室内平均温度高于室外平均温度12℃;6.讨论了太阳能低温热水供生活热水系统的运行特点和运行模式,采用理论与实验相结合的方法研究了储热水箱在供生活热水模式下的储/放热特性;结果表明,实验系统所用的储热水箱具有较好的热分层特性和保温特性;理论研究表明,可通过提高储热水箱内置换热器的总传热系数、增设内置盘管换热器面积的方法强化储热过程中的热量交换,从而提高储热效率。