受市政热力供应设施的制约,严寒地区工业厂房普遍以利用传统化石燃料,自备热源的采暖方式为主,其能源利用效率低下且在利用过程中还会带来生态环境破坏问题。针对北方工业厂房采暖要求较低且我国太阳能资源丰富的特点,本文研究工业厂房利用太阳能采暖,保证生产所必需的温度要求。针对严寒地区工业厂房采暖用能的特点,基于能量守恒原理,构建了太阳能采暖系统模型,包括太阳辐射计算模型、集热器模型、负荷模型、辅助热源模型及控制模型等。设计了大庆天能公司工业厂房太阳能采暖系统,确定了厂房设计温度及配热系统方式、太阳能集热器类型及其定位、蓄热水箱容积与保温设计、辅助热源和系统运行控制、防冻防过热控制等;详细阐述了如何确定太阳能采暖系统集热器面积,通过建立太阳能保证率和集热面积之间的关系模型,根据系统经济性确定系统的最佳集热面积及最佳太阳能保证率。通过对工业厂房太阳能采暖系统的测试运行分析,在测试期间利用太阳能基本能够满足厂房的采暖要求。分析系统在测试期间的能耗情况,由于集热器安装倾角、电辅助加热器安装位置以及蓄热水箱容积等不合理因素的影响,导致测试期间系统太阳能保证率较低。根据测试结果,优化了系统设置。利用MATLAB编写程序模拟太阳能采暖系统在采暖季的动态运行工况,分析系统能耗状况并与测试数据进行对比;通过改变系统太阳能集热器面积以及水箱容积,分析各关键组成部件对系统能耗的影响;针对蓄热水箱普遍存在温度分层现象,利用多节点法建立水箱分层模型,并对比完全混合水箱状态下的系统能耗,得出温度分层对系统能耗的影响。最后,分析系统投资及运行费用,获得系统最佳太阳能集热器面积及保证率。本文建立工业厂房太阳能采暖系统数学模型,设计大庆天能公司太阳能采暖系统并对其进行测试运行及模拟计算,为工业厂房太阳能采暖系统的设计及运行管理提供了参考。