太阳能是一种可再生能源，且我国太阳能资源丰富，并且太阳能光热利用历史悠久，而建筑物是太阳能利用的天然载体，将太阳能利用技术与建筑物相结合是太阳能利用的重要方向和途径，因此如何研制出高效率、低成本的太阳能空气集热器，将是影响太阳能建筑采暖推广的重要因素之一。　　本文从改变太阳能集热板结构着手，提出了几种新型的太阳能集热板，并对由该板组成的太阳能空气集热器系统进行了研究。以期提高太阳能空气集热器的集热效率，来满足建筑采暖、空调、干燥等应用领域的需求。　　主要研究内容及结论如下：　　1.对比分析了正弦波纹集热板、V型集热板和普通平板集热板的换热面积、吸收率和光路。从换热面积上看，正弦波纹集热板的换热面积最大，是普通平板的3.2倍；从对比三种集热板的吸收率可见：正弦波纹集热板的吸收率最高，而平板的吸收率最低，V型集热板的吸收率介于两者之间；通过对三种集热板的光路模拟发现：正弦波纹集热板的实际吸收率最大，V型集热板的实际吸收率次之，平板的实际吸收率最小；正弦波纹集热板的吸收率较平板增加量为15.79％， V型集热板的吸收率较平板增加量为11.58%。　　2.对正弦波纹集热板的深径比对其吸收率的影响进行了分析研究，确定了合理深径比为1；通过对不同深径比下的太阳能空气集热器的光路进行模拟，得出：在深径比为1时，郑州地区冬至日当天总的吸收率为0.90，比平板的吸收率提高了4%；通过对深径比为1时，入射角对正弦波纹集热板的吸收率的影响分析可知：当太阳光线垂直照射（入射角度为0℃）在正弦波纹集热板时，集热板的实际吸收率最高，可以达到0.96；当入射角大于72℃，太阳光线照射在正弦波纹集热板时，光线没有发生二次吸收，被直接反射出去了，此时集热板的实际吸收率等于集热板涂层的吸收率0.80；当入射角为26.5℃时，在入射角对正弦波纹集热板的吸收率的影响曲线中出现了驻点。随着深径比的不断增加，驻点值不断增大，此时正弦波纹集热板的最大吸收率是当入射角斜率满足k≈2r/1时所对应的吸收率。　　3.对比分析了半球形凹凸胞集热板的光路和流线得出：对着太阳为凹坑，可以最大化的吸收太阳辐射，和空气接触的为凸胞，可以破坏空气流动的边界层，最大化的提高换热量；通过对半球和球冠凹凸胞的光路的对比分析，发现：同样大小的半球比球冠凹坑的吸收率提高了2个百分点，即半球凹坑对光线的反射吸收效果要比球冠凹坑对光线的反射吸收效果要好；通过对半球和球冠凸胞的流场分析得出：在一定的雷诺数范围内，流体流经半球凸胞的换热效果要比球冠好，综合光学和传热学两方面，半球状凹凸胞板的传热和光学吸收性能较好。　　4.通过对半球凸胞几何尺寸对综合系数的影响研究发现：在相同的P/e下，凸胞的e/D对综合系数最佳值出现区域有较大影响，e/D越大，综合系数最佳值区域将在越低的雷诺数区间出现，且综合系数最佳值越大；而P/e对综合系数最佳值出现区域没有明显影响，在相同的 e/D情况下，综合系数最佳值均出现在Re=7000左右的区域。将数据回归得出了半球凸胞关于相对间距和相对高度的设计关联式，并将预测值和模拟值进行了对比，关联式可以很好的预测努塞尔数和阻力系数。得到的设计关联式如下：　　5.加工制造了平板太阳能空气集热器、凸胞平板太阳能空气集热器、正弦波纹板太阳能空气集热器和带凸胞的正弦波纹板太阳能空气集热器，并进行了实验测试研究和理论分析。结果表明：四种太阳能空气集热器的光热转换效率都随着流量的增加而增加。在同一流速下，凸胞波纹板集热器的光热转换效率最高，波纹板集热器的效率次之，凸胞平板集热器的光热转换效率又次之，普通平板集热器的效率最低；空气在自然对流情况下，由于浮升力的影响，凸胞波纹板集热器的空气出口速度最大，为0.19 m/s，比平板集热器的空气出口速度提高16.88%；当空气向上流动时，浮升力对除了凸胞波纹板集热器外的其它三种集热器的换热都起到了强化作用，而在向下流动时，浮升力对除了凸胞平板集热器外的其它三种集热器的换热都起到了恶化作用，并且对波纹板集热器的强化程度最大，对凸胞平板集热器的强化程度次之，对平板集热器的强化程度最小。　　6.通过对波纹板空气集热器和凸胞波纹板空气集热器不同流道高度的研究发现：对波纹板太阳能空气集热器的最高光热效率对应的流道高度为40 mm，而凸胞波纹板空气集热器的最高光热效率与空气流量有关，当流量小时流道高度相对要高，当流量大时流道高度相对要低；无论是波纹板空气集热器还是凸胞波纹板集热器都是空气从下流道流动时效率最高，空气从上流道流动时次之，空气从双流道流动时效率最低；对凸胞平板空气集热器建立了整体数学模型，采用迭代法对其空气的出口温度进行了模拟分析，模拟结果和实验测试结果最大相对误差为10.6%，模拟结果可以很好地预测集热器的性能。