随着世界的发展和进步,建筑能耗已成为世界总能耗中相当重要的组成部分,其中建筑采暖、制热水等的运行能耗,随着人们对生活要求的提高也在逐渐增加。因此,如何降低建筑采暖等的运行能耗,寻求更为绿色的供能模式将是未来一段时间内的研究重点。由于太阳能具有可再生、对环境友好等优点,具有替代传统能源的潜力。同时,太阳能光热技术最成熟,应用最广泛,将太阳能光热利用与建筑的供能采暖等系统相结合,是建筑节能领域的一个重要发展方向。太阳能与建筑的一体化在北方地区的应用,不仅面临着技术和经济上的问题,设计时也要考虑到当地居民的生活习惯,以及系统使用的简便性和便于维护等因素。本文在考虑了西北地区广泛使用的传统采暖形式—火炕的优点的基础上,将其与太阳能采暖相结合,因地制宜地设计了一种带有太阳能炕系统的主被动结合的复合式太阳能炕采暖系统。该系统不仅改善了传统采暖模式能耗高,舒适度较差,污染高等问题,同时供暖模式与居民作息相匹配,能在满足采暖舒适的同时,进一步减少能耗。该系统是一种经济,高效,可靠的农牧民居采暖解决方案。论文针对该复合采暖系统,进行了介绍和分析,并进行了实验和理论上的分析探究,主要工作如下:1.在青海地区的示范建筑中,安装了复合式太阳能炕采暖系统,对采暖系统在实际建筑的冬季气候条件下的运行效果进行了实际测试。对复合式太阳能炕采暖系统单独运行以及联合运行三种运行模式下的性能进行了实验研究。以实验结果为基础,对比分析了采暖系统与建筑耦合的热响应过程,分析了系统的换热机理,为理论建模提供了参考依据。2.针对青海地区的示范建筑的结构、材料、布局等,构建系统的动态的数学模型,并根据测试的冬季气候情况进行模拟。将模拟结果与测试结果相比较,验证了建立的复合太阳能炕采暖系统动态数学模型的正确性。同时也对一月的测试结果进行了验证,为对系统的进一步的优化和分析工作提供了分析工具。分析了采暖系统的集热面积、以及房间的围护结构对系统性能的影响。3.利用已有的西宁的气象数据,采用验证的理论模型,分析了系统运行条件下对人体夜间睡眠热舒适度的影响;分析了影响人体睡眠热舒适环境的因素,利用冬季的实测天气数据分析了无辅助热源情况下系统的满足情况;结合当地居民的生活作息,提出了一种更为节能的运行模式,以进一步减少能耗,并对系统的节能效果进行了分析。系统在西宁的气象条件下的日间太阳能保证率高于65%,夜间高于90%,具有良好的采暖性能。对系统包括夏季制热水在内的全年运行性能进行了计算和分析,模拟对比了系统在东北、华北、西北不同地区气象条件下的性能,并对系统在我国北方地区的适用性进行了探究。综上所述,本文工作为该系统的热性能探究以及其在北方地区的进一步推广应用提供了一些研究思路和理论基础。