平板型太阳能集热器因其安全性更好,更易于与建筑结合,在我国的应用量逐年加大。传统上人们在进行平板型太阳能集热器选型时,不考虑降尘、降水、风等环境因素对平板型太阳能集热器热性能的影响,导致平板集热器在实际工程中的集热量与设计值有较大差距。为此,本文开展了以下理论和实验研究:首先,在分析平板型太阳能集热器结构和工作原理的基础上,归纳了环境因素对集热器传热过程的影响规律,建立了可分析积尘影响的平板型集热器传热模型。与不同环境条件下平板型太阳能集热器热性能实验数据相比,集热效率最大偏差为0.023,相对偏差为4.9%,验证了传热模型的准确性。其次,搭建了包括人造冷天空和太阳模拟器在内的人工环境实验系统,并对单一因素对集热器性能的影响开展了实验研究,分析了风速、盖板表面积尘对集热器效率曲线的影响规律。综合实验与模拟结果发现:风速对热损系数影响显著且规律近似于开口向右的抛物线,风速由0增加至4m/s热损系数上升超过16%,其对截距也有一定的影响;盖板表面积尘对截距的影响规律近似线性,盖板表面灰尘层透过率下降0.5截距下降约42.2%,其对热损系数也有小幅影响。第三,通过在北京地区进行为期12个月的实验,总结回归出自然条件下降尘、颗粒物浓度、降水等环境因素影响盖板透过率的经验公式,其计算值与实验值的最大偏差为6.42%。结合风速、盖板表面积尘对集热器效率曲线的影响规律,提出了环境因素对效率曲线的修正方法。与模拟结果相比,效率曲线截距修正值的最大偏差为2.3%,热损系数修正值的最大偏差为4.6%。该修正方法对不同结构参数的平板型集热器均有较好的适用性,可在保证准确度的基础上简化计算,指导应用平板型太阳能集热器的系统设计。最后,建立了考虑自然降尘、降水、风等环境因素影响的平板型太阳能集热器全年运行性能预测模型,计算结果表明北京地区冬季降水少,集热量受降尘影响将减少19.2%。在分析计算北京地区不同安装倾角、不同降水条件全年集热效果的基础上,对不同形式的太阳能热利用系统清洁保养策略提出了建议,以提高集热系统的运行效率。