我国自1980年以来,节能要求逐步提高,集合住宅作为我国居住建筑的主要类型,是备受重视的节能对象。外窗是传统意义上的失热构件,透明围护结构的失热量是传统墙体的5-6倍,提升外窗综合性能是现行节能的发展重心。外窗部品受制于产业和经济的发展,高性能外窗造价较高,推广受限。在此背景下,降低外围护结构传热系数的节能性价比在逐步下降。组合外窗的传热系数小,保温隔热性能优良,造价成本低,能够解决现阶段提升外围护结构性能收益低的问题,并且能够重复利用,适用于新建住宅以及老旧小区改造。太阳能富集区辐射资源丰富,其中严寒和寒冷地区的集合住宅采暖用能占其总能耗比重较大,利用外窗的太阳辐射得热、减少失热,节约集合住宅采暖用能的基础条件良好。对于组合外窗在太阳辐射热下的节能效应,现阶段还未有清楚的研究,本论文将填补这方面的空白,对于降低采暖能耗有现实意义。本论文以太阳能富集区集合住宅组合外窗为研究对象,首先对封闭空腔的传热原理进行分析,梳理了双层组合外窗节能的理论依据。然后对太阳能富集区典型城市集合住宅展开调研,归纳组合外窗应用的条件。通过对不同尺度空腔夹层组合外窗的传热规律研究,分析组合外窗空腔发挥节能效应的尺度,模拟计算了各地区构造尺度、以及行为尺度下的较为优化的窗间夹层距离。并对太阳能富集区代表城市双层外窗组合的设计策略进行总结归纳,对不同尺度下的外窗组合进行节能设计,定量研究双层外窗组合传热系数与建筑窗墙比的优化组合关系,初步提出太阳能富集区集合住宅双层外窗组合的选用方案。本文的主要成果有:1.本文基于太阳辐射热利用,应用空腔集热蓄热的原理,对建筑外窗利用空腔节能的组合效应进行量化研究,模拟了双层组合外窗的不同空腔尺度对透明围护结构性能的提升作用,得出西部太阳能富集区不同气候条件下集合住宅组合外窗发挥节能效应的窗间夹层尺度,方便设计师在外窗设计选型时参考。2.组合外窗的传热系数较单层窗降低了40%以上,造价仅为高性能窗的1/3,可以推广使用。选用组合外窗,可适当增大建筑南向窗墙比,权衡判断,进一步降低建筑能耗。3.对组合外窗的形态进行节能设计,并得出不同形态、组合方式等因素对南向组合外窗节能的贡献率。根据各地区的风貌要求,进行组合窗整体的窗套节能设计,并提出集合住宅适宜的组合外窗选用策略。4.以西宁碧桂园为例进行节能设计应用,结果显示,室内平均温度提高1.8-3.7℃,并且改善了室内温度受室外温度波动的影响幅度,提高了室内温度的均匀性。全年总能耗降低35.21%,采暖能耗降低36.88%,能够有效的降低建筑能耗。通过研究太阳能富集区组合外窗的传热规律、组合外窗的节能效应和设计策略,组合外窗能更好的与建筑方案设计结合,有更广泛有效的应用。