我国高寒地区太阳能资源丰富,具有大规模开发利用太阳能资源的潜力。因此,如何高效、高质的利用高寒地区丰富的太阳能资源,建设低能耗的高原建筑将成为该地区城镇建设的重要发展方向。被动太阳能利用技术因其免维护、运行便捷、经济节能等特点,被认为是高原建筑最适宜的太阳能利用方式。然而,传统被动太阳能利用方式(直接受益、特朗伯墙、附加阳光间),很难解决被动太阳能利用要求的南向围护结构小热阻与房间保温要求的围护结构大热阻之间的矛盾,造成实际工程项目应用效果欠佳。为了克服传统被动式太阳能技术,本文采用新型组合式被动太阳能方案,有效改善了高寒地区室内热环境,并基于组合式太阳能技术方案,解决了组合式被动建筑的阶跃传热特性对室内热环境动态调控的机理性问题,通过系统的基础研究,形成了透光可调围护结构的优化设计方案,为该技术的后续应用提供指导性意见。首先,阐述了组合式透光围护结构的物理模型及工作原理,该技术不仅解决了传统直接受益窗的局限性,同时实现了房间温度的阶跃性传热,其阶跃特性主要体现在:白天直接受益窗的太阳能得热系数SHGC阶跃升高,降低了围护结构的综合换热热阻,使得太阳能容易集得进来;夜间直接受益窗的热阻阶跃下降,提升了围护结构的综合换热热阻,使得太阳能可以保存得住。其次,根据透光可调围护结构的物理模型,着重研究了差异化热传递机理,其差异化主要体现在基于白天和夜间不同控制策略下的动态热量传递过程。通过建立数学模型,对数据进行分析,确定了透光可调围护结构的关键设计参数:(1)内侧中空玻璃距外侧单玻50-60mm为宜;(2)中空双层玻璃距内遮阳50-60mm为宜;(3)确定了该地区最佳控制策略,早9:00点开启中空玻璃,晚18:00关闭中空玻璃;(4)南向偏东西各20°以内可按南向立面太阳辐射得热量计算。然后,利用Design Builder模拟软件建立了工程项目暖巢一号的能耗模型,通过对全年逐时动态模拟,分别从应用效果、影响因素及优化设计等多个角度对该被动太阳能技术进行论证和研究,结果表明:(1)室外全年平均温度为2.1℃下,房间平均温度>15.0℃,说明透光可调围护结构实际应用效果明显;(2)内侧玻璃窗采用XPS保温板时,相较于中空双层玻璃,房间温度高出约1.4℃,采用XPS效果更佳;(3)太阳辐射量及玻璃窗占房间得失热量比中分别为50%和27.6%,是房间温度升降的最重要两个因素。最终根据理论模型的建立及数值模拟的分析,建立了透光可调围护结构的评价体系。最后,通过现场实测的方法,利用测试数据验证了数值模拟的准确性。测试结果证明:(1)在合理采用该可变透光围护结构控制策略的情况下,室内平均温度在12.5℃-14℃(室外温度:-12.5℃-10℃),室内热环境状况良好,保温效果显著;(2)可变透光围护结构受控制策略影响较大,白天如若未开启内侧的中空玻璃,室内全天平均温度将低于开启房间最大约为5.8℃左右,极大影响室内热舒适性;(3)阴天时,该组合式直接受益窗也应采用相同的控制策略,以有效获取天空散射辐射,从而提高房间的集热量,实现温升。研究成果为透光可调围护结构的工程应用提供了理论支撑及发展方向。