太阳能空心通风内墙供暖系统是一种将太阳能空气集热器与空心通风内墙结合的供暖技术,它利用内墙结构蓄热,将白天蓄存的太阳能空气集热器收集的热量在夜间释放至房间空气,从而改善夜间室内热环境。目前将太阳能空气集热器与蓄热技术结合的供暖技术大多利用外围护结构蓄热,热损失较大,利用内墙作为蓄热结构可以将蓄存的热量全部释放进房间内,从而减小热损失。该系统的供暖效果和室内热环境取决于内墙蓄放热过程及系统控制参数。本文针对耦合太阳能空心通风内墙的建筑传热过程,采用理论分析和仿真计算的方法,开展了以下研究内容:(1)建立了太阳能空气集热器的仿真模型,并使用量纲分析和数据拟合的方法对仿真的结果进行处理,得到太阳能空气集热器的简化计算模型,采用该模型可大量减少仿真时间。将简化计算模型计算的结果与文献中的实验数据结果的对比表明,简化计算模型具有较高的精度,可以用该模型对太阳能空气集热器热性能进行评估。(2)利用热电类比理论建立了系统中房间空气与围护结构传热的综合RC网络模型,该模型考虑了冷风渗透、太阳辐射等因素的影响,采用该模型可得到传热过程中围护结构内外表面温度、热流密度等热过程参数。将模型计算结果与EnergyPlus软件的模拟结果作对比,墙体壁面误差最大为1.26℃,室内空气最大为0.66℃,结果表明,建立的综合RC网络模型能有效预测房间各节点的温度。(3)建立了空心通风内墙的数学模型,该模型将内墙部分的RC模型与空腔部分的传热单元(NTU,即Number of Transfer Units)数模型耦合。利用该模型可以得到空腔内空气与内墙的耦合传热特性。通过与实验数据进行对比,其进出口温升误差最大为0.6℃,误差率为3.4%,表明该耦合模型可以很好预测空腔的出口温度。(4)将前三部分的模型耦合,建立了太阳能空心通风内墙供暖系统的整体模型。并采用该模型分析了内墙热物性、内墙厚度、太阳能空气集热器风量、室外气象参数等影响因素对内墙蓄放热过程和室内热环境的影响。结果表明,热容较大的内墙材料有较好的蓄放热性能;内墙材料导热系数在0.6~1.4W/(m·K)提升室内最低温度幅度最大;不同内墙材料,其厚度对内墙蓄放热的影响也不同,热容较小的内墙材料,最佳厚度比热容较大材料厚度更大;集热器最佳风量为150~200m~3/h;在平均气温更高,太阳辐射更强的城市太阳能空气通风内墙提升室温的幅度更大。