我国北方地区以煤为主的冬季采暖方式导致该地区在采暖季节长期为雾霾天气所困扰,给当地居民的健康生活、学习工作都带来较为严重的影响。随着国家煤改电、煤改气的政策实施,给国家带来的能源消耗及人们的费用负担也是不容小觑的。故在采暖系统中尽可能多的开发利用新型能源、提高传热效率成为人们研究的主要方向。其中,太阳能作为一种可再生的绿色能源,在热能技术利用方面得到了较为广泛应用。同时,在高效传热方面,热管作为一种新型且具有超高导热性能的传热元件以及独特的性能特点,在太阳能应用领域中也具有极为广阔的应用空间。因此,本文提出一种太阳能与建筑相结合的太阳能热管集热墙系统。文中首先,通过实验方法对太阳能热管集热墙装置进行了研究;其次,辅以模拟仿真对实验进行了验证及优化;最后,以石家庄某一农房为例,进行了太阳能热管集热墙系统的模拟预测,并计算不同集热面积下的太阳能保证率。本文通过对太阳能热管集热墙装置在采暖季的实验测试及数据收集与分析,得知:(1)在不同月份中,实验装置的启动时间会有所不同,冬季正常晴天条件下,启动时间基本在8:20~9:00左右;(2)采暖季辐射板最高平均温度范围为16℃~30℃,小室内平均温度高于小室外平均温度4℃~7℃;(3)实验的最大瞬时传热效率为54.3%,由于瞬时效率较低,实验装置仍需改进。文中应用Fluent软件,对原实验进行了模拟、验证以及结构的优化,通过模拟计算得出热管与集热板(或辐射板)的最佳面积比,发现当热管贴面面积占集热板(或辐射板)面积的14.8%时,可达最佳效果,其最大瞬时效率为79.4%。考虑到夏季可能存在的过热问题,本文对实验装置进行了夏季阻热实验研究。通过采用旋转传热芯的方式来阻止热量从室外传向室内。实验数据显示,小室内、外平均温差比不安置太阳能热管集热墙装置的小室内、外平均温差高0.3℃,最高温差相差0.5℃。因此,虽有少许热量传入室内,但该方法可以防止过多热量传入室内。