面对我国建筑能耗不断升高的现状,如何高效地利用低品位能源,减少建筑围护结构的能耗是亟待解决的主要问题。本文提出有源保温的理念,其直接利用低品位能源(包括太阳能、地下水、工业废热等),实现建筑物的保温和提升热利用效率的目标。将此技术与工程实际相结合,研究其在平板集热器,Trombe墙体和内嵌管式围护结构中的应用。本文的主要研究内容和结论如下:1.对有源保温技术的理念进行了阐述,研究有源保温技术应用在建筑围护结构和太阳能热利用装置的可行性,对低品位能量的来源进行分析。2.采用计算流体力学(CFD)方法,结合简化模型分析有源保温技术在太阳能热利用装置中的应用潜力。搭建室内实验装置对模拟结果进行验证,结果表明模拟值和实验数据吻合良好。研究TIM材料的透过率和热导率对方腔传热的影响。当外部边界条件存在周期性变化时,获得腔体内部的温度响应特征,证明有源保温技术应用到太阳能热利用装置上可有效提高其热性能,减少热量损失。3.根据有源保温理论,提出在太阳能平板集热器内部添加透明隔热材料(TIM)以提高其效率,并采用CFD方法对这一设计进行稳态分析。研究了环境温度,太阳辐照强度,外部风速,入口流量,集热器倾角和TIM板透过率对新型平板集热器性能的影响,并进行参数优化得到最佳运行条件。4.研究新型集热器在寒冷气候条件下的性能。分析在稳态条件下,TIM板材的厚度和安装位置对平板集热器性能的影响,并对集热器内部的自然对流情况进行了研究。以青海玉树地区为背景,考察新型集热器在三种典型气象条件下的运行效果,结果表明其集热效率均高于传统型集热器,效率最高可提升5.6%。5.将有源保温技术引入到Trombe墙体结构,有效解决了夜间散热过大的问题。研究结果表明,复合Trombe墙可以在夜间减少30%的热量损失。同时,可以提升其在白天的运行效率,并且在低辐照条件下,效率比传统Trombe墙高出7.2%。6.基于内嵌管式围护结构,采用低品位的热源,发现低于室温的水可以实现围护结构的保温,高于室温的水可以实现围护结构的保冷。分别采用了稳态和瞬态分析方法,获得入口温度,流量和内嵌管位置对室内温度变化的影响。瞬态分析结果表明,夏季可以减少13%的冷量损失,冬季可以减少33%的热能损失。