能源危机与环境污染正引起全球关注，大力发展可再生能源已成为人类可持续发展和生存延续的重要问题。在各种可再生能源中，太阳能以其长久、能量巨大、无污染、廉价等优势成为人们重视的焦点。近年来，太阳能集热技术受到广泛关注，并得到快速发展。但目前应用的各种太阳能集热器在抗冻能力、热效率、工作可靠性、成本及建筑一体化等方面存在缺陷，使其应用受到限制。因此，研发一种能克服现有集热技术缺陷的新型太阳能集热技术对推动太阳能低温热利用具有重要意义。　　本文在对现有太阳能集热器进行优缺点分析的基础上，提出了一种新型平板集热器-微热管阵列平板太阳能集热器(Novel flat plate solar collector with microheat pipe array，简称MHPA-FPC)，该集热器的热传输元件为新型功能型热导材料-微热管阵列(Micro heat pipe array，简称MHPA)。由于微热管阵列具有热响应快、接触面积大、热输运能力强、均温性好、承压能力强、成本低等优点，将其与翼型换热器干式结合，构成的微热管阵列平板太阳能集热器具有抗冻性能好、无需焊接、承压能力强、可靠性高、成本低廉、易于建筑一体化等优势，可克服现有太阳能集热器的相应缺点。本文以基于微热管阵列的平板太阳能集热器为研究对象，以提高集热器及其热水系统的集热性能为目标，开展了以下研究工作。　　首先，对微热管阵列平板太阳能集热器的瞬时效率进行测试并将测试结果与国标技术要求值进行对比，结果表明，微热管阵列平板太阳能集热器瞬时效率曲线的截距为0.80，斜率为4.70，分别优于国家标准要求值11.0％和22.3％，集热性能优异。对比各种类型的集热器后发现，微热管阵列平板太阳能集热器瞬时效率曲线具有最高的截距值，其斜率值高于真空管集热器，但低于其它类型集热器。表明该新型集热器具有很好的太阳能吸收与热量传输能力和较好的保温性能。　　其次，为研究新型集热器的传热特性，搭建了微热管阵列集热单元传热性能实验平台，并对影响集热器传热性能的关键参数进行实验研究。结果表明，应用于平板太阳能集热器的微热管阵列具有良好的均温特性，当量导热系数是其壳体材料铝的数十倍到数千倍，在不同条件下运行时均未出现各种热传输极限，热传输能力良好。分析循环水流量、循环水温度、接触热阻、放置倾角等因素对集热器传热性能的影响可知，当循环水流量由180L/h增加到360L/h时，传热总热阻最大可相对减小10％;当循环水温度从20℃增加到40℃，传热总热阻最大相对下降28％;当接触面材料由导热硅胶改为硅脂后，传热总热阻可下降近一半。而当放置倾角在30°～90°之间时，倾角的改变对微热管阵列的传热性能基本无影响。　　第三，建立了微热管阵列平板太阳能集热器的数学模型，对集热器内部流体流动与热量传递进行数值模拟，并对影响微热管阵列平板集热器热性能的关键参数进行模拟分析。分析了循环水流量、空气层厚度、保温层特性、微热管阵列排布方式、吸热涂层特性等因素对微热管阵列平板太阳能集热器热性能的影响，并得出了相应的优化结论。　　第四，设计了一种结构优化的微热管阵列平板太阳能集热器，对该集热器热性能的测试结果表明其瞬时效率曲线的截距为0.854，斜率为5.62，分别优于国家标准要求值18.6％，6.3％，热性能优良。对原集热器与优化后的集热器分别组成的家用太阳能热水系统热性能测试结果表明，两热水系统在不同辐照度下均运行良好。　　第五，为评估家用微热管阵列太阳能热水系统在不同气候地区应用时的长期热性能，对原集热器与优化后的集热器分别组成的热水系统在长春、北京、海口三地区的年运行热性能进行模拟预测和研究分析。结果表明，两热水系统在长春地区的日平均有效得热量分别为18.53MJ/day和19.46M J/day，日平均集热效率分别为65.98％和69.27％;在北京地区的日平均有效得热量分别为17.86M J/day和18.75MJ/day，日平均集热效率分别为65.58％和68.83％;在海口地区的日平均有效得热量分别为14.98MJ/day和15.75MJ/day，日平均集热效率分别为70.66％和74.25％。