相比常规单体建筑,高大空间建筑具有高度高、跨度大的几何特征,使得其冬季采暖较为复杂,容易产生严重的垂直温度分层以及水平舒适度分布不均匀的问题,上部空气温度过高导致无用耗热量增大,进而采暖运行能耗显著升高。尽管国内外学者对此作了大量的研究和发展,但目前的采暖方式仍难以很好地解决该问题,其根本原因在于无法解决热空气上浮。为此,本文提出一种能够很好解决垂直温度热分层现象的采暖方式–––高大空间空气处理机。本文首先对高大空间空气处理机进行了现场试验,检验其解决不利温度热分层现象的能力;与理论计算结果进行比较,探寻高大空间空气处理机采暖的设计计算方法;并在试验条件下进行了数值模拟计算,与试验结果进行比较,验证数值模拟在预测高大空间空气处理机温度分布及气流组织的准确性;提出可提供新风的新型采暖方式–––一种冷风环绕式热风分散采暖装置,并进行了数值模拟,验证其采暖效果;采用CFD计算方法对五种不同采暖方式进行仿真计算,比较不同采暖方式的采暖、节能效果;最后考虑到温度分层的不同,已有的热负荷计算方式不适于高大空间空气处理机的采暖热负荷计算,本文提出通过区域模型法对高大空间空气处理机采暖热负荷进行计算,并与CFD计算结果比较,验证其可行性。本文的研究表明,高大空间空气处理机能够满足采暖舒适度要求,可较好地解决不利垂直温度热分层问题,能够实现良好的节能效果。而在需要提供新风时,冷风环绕式热风分散采暖装置的采暖、节能效果更佳。同时区域模型法相比其他计算方法,能够更加准确、快速地计算高大空间空气处理机的采暖热负荷。本文的研究内容将会较好地解决高大空间冬季采暖的关键问题,并为设计人员提供了重要的参考价值。