在经济高速发展和生活水平逐渐提高的今天,建筑能耗和能源供应的矛盾日益突出。采暖能耗作为我国北方地区建筑能耗的最主要组成部分,其对于节能减排的意义尤为重要。太阳能是一种丰富且洁净的可再生能源,不仅摒弃了传统方式能源紧缺且污染环境的缺陷,而且具有实用性强、可利用度高的优点。太阳墙系统作为太阳能利用技术的一种,能够被动式吸收太阳能为建筑供能,是一种经济性较好的建筑物低能耗采暖解决方法。本文针对现有太阳墙结构日间升温慢、夜间散热多的问题提出一种在流动空腔中加设集热板的新型太阳墙结构,并基于设计的新结构搭建新型太阳墙系统热性能测试实验台,对集热板、空气夹层以及室内温度进行监测,且记录测试期间室外环境参数。通过实验获得的数据,分析新型系统主要结构的温度分布情况、室内热环境和系统的热交换效率。研究发现,新型系统可以快速地将热量输送到室内,室内最大温升速率为3.2℃/h,并且实验房间与对比房间的温差可达3.4℃,与室外平均温度相差11.0℃。在实验测试的基础上,分别建立传统太阳墙系统和新型太阳墙系统的物理模型,并用实验数据验证模型的可靠性。比较发现新型系统比传统系统的热交换效率高且夜间保温性能更优。通过仿真模拟,分析集热板发射率、吸收率、流动空气层厚度和室外环境对太阳墙系统集热性能的影响,发现集热板发射率减小、吸收率增大以及太阳辐射强度和室外温度的升高都能够提高系统的热交换效率。本文的研究工作将为北方建筑冬季供暖方式提供新思路,为太阳墙系统的性能优化和结构比较提供有益参考,并为北方地区既有居住建筑利用太阳墙系统进行低能耗改造提供技术支撑。