近年来,太阳能采暖被认为是降低采暖能耗有效且环保的方法之一。其中,利用太阳能加热空气来提高室内空气温度的方式因其系统结构简单、成本低而受到较广泛重视。以昆明为代表的西部温和地区,冬季太阳辐射资源丰富,但昼夜温差大,随着生活水平的提高,人们对冬季采暖的需求越来越大。寻求兼顾低能耗太阳能采暖与高舒适度的健康居住环境成为了人们关注的热点。本文通过理论分析、实验测试和CFD数值模拟相结合的方法,在昆明地区气候条件下,对利用太阳能空气集热器采暖的试验房展开实验研究。并将实验数据作为边界条件通过CFD数值模拟对采暖试验房进行优化设计,此外对与昆明地区总太阳辐照量相近的西部寒冷地区乌鲁木齐市就采暖所需集热面积进行模拟研究。主要研究内容有:(1)根据传热学理论阐述了采暖试验房的传热原理,介绍预测平均投票PMV和预测不满意百分比PPD两大室内热舒适度指标。(2)以在昆明市搭建的面积为24m~2的采暖试验房为研究对象,布置测点,设计无热源工况与利用太阳能空气集热器采暖的五种不同工况实验。利用实验平台实测不同工况下室内外空气温度、室内外温相对湿度、室内外风速、围护结构内表面温度、室内垂直高度温度,并整合实测数据,计算得出各工况下的PMV、PPD值。实验表明:利用太阳能空气集热器采暖在昆明地区是可行的,在晴天气候下,可明显改善白天室内的热舒适度。虽无法满足整个夜间舒适度要求,但因为围护结构和室内空气热容的作用,延长了舒适时间。其中,集热面积为2m~2时房间舒适程度最高,绝大部分时间内室内舒适等级为Ⅱ级。为满足整个夜间舒适度需求,加入辅助热源空气源热泵低温地板辐射采暖系统,夜间室内空气温度升高,且室内空气温度波动范围较小,夜间室内舒适程度明显得到改善,能够满足昆明地区冬季夜间的采暖舒适需求,且由于白天空气热容的作用,使得热泵使用时间减少,具有节能效果。(3)利用Airpak模拟软件,根据采暖试验房的实际尺寸建立用于数值模拟计算的物理模型,对集热面积为2m~2的实验工况进行模拟,测点的模拟值与实测值变化趋势一致,二者吻合度较高,验证了该模型的可靠性。并分析水平截面人体静坐高度Y=1.1m温度、速度、PMV及PPD云图。垂直截面选取靠近南墙与进风口中心平行的垂直方向Z=2.63m截面,与靠近北墙的对比截面Z=1.0m分别对温度、速度云图进行分析。(4)使用经过验证的模型模拟不同出风口位置(东墙、南墙、西墙)以及不同送风温度(60℃、65℃)下房间内的热环境。分析截面与模拟实验工况的截面相同。此外,选取房间垂直截面中部Z=2.04m,取靠近西墙X=0.85m,房间中部X=2.85m,以及靠近东墙X=4.85m,形成房间垂直方向交叉截面,导出截面数据分析各方案下室内空气平均温度、PMV、PPD变化趋势。利用暂态模型对在一天中随室外空气温度变化,不同送风温度下(50℃、55℃、60℃、65℃)室内空气温度变化趋势。通过对不同截面微观分析对比以及对房间整体的宏观分析,得出最佳出风口位置位于西墙,最优送风温度为60℃。将最佳模型运用在-10℃的较低室外空气温度下对集热面积(2m~2、4m~2、6m~2)进行分析。模拟结果表明:集热面积为6m~2即可基本满足房间内舒适度要求。