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能源的相对短缺及其在能源开发与利用过程中存在的低效率及环境污染问题正成为我国可持续发展的重要制约因素。因此，积极利用新能源、新技术、新思路，是实现可持续发展的关键所在。太阳能因其安全、清洁、可再生等优势，在可再生能源的研究中备受瞩目。 太阳能集热器是太阳能光热利用技术中的关键部件，是用于吸收太阳辐射能并将产生的热能传递到传热工质的装置。采用空气作为传热介质的空气集热器，可直接加热室外空气产生热风，能够方便地用于冬季室内采暖、干燥、转轮除湿系统再生等场合。常见的空气集热器种类有平板型，真空管型及聚焦型。普通的平板型太阳能空气集热器系统中，流动的空气与集热板间得换热不够充分，换热系数小，环境热损大，集热效率低。传统真空管型空气集热器具有良好的保温性能，整体热损失较小，集热效率比较高，但是由于空气流道较长，使得空气流动阻力较大，集热器运行能耗增大。聚光型空气集热器能够产生高温空气，但投资大，其推广和发展受到一定的限制。可见，太阳能空气集热器结构形式多种多样，其优化努力的方向是在提高集热效率的同时减小流动阻力，降低热量损失。综上，本文旨在提出一种集热效率高、流动阻力小、结构简单的太阳能空气集热器，以解决偏远农村地区民房、边远哨所及工业厂房的采暖需求及干燥作业需求。 本文将高效热传输元件—微热管阵列(Micro-Heat Pipe Arrays，缩写为MHPA)巧妙地应用到太阳能空气集热技术领域，提出了一种新型的太阳能空气集热方法，该方法包含3种技术形式（微热管阵列-真空管式、微热管阵列-CPC式和微热管阵列-平板式太阳能空气集热器）。微热管阵列具有高效的热输运特性，其外形为薄金属平板，能够实现与换热面的全面积贴合，在高效集热的同时，实现了集热段与取热段的物理分离，有效解决了传统空气集热器因强化换热而引起流动阻力增加的问题。 首先，从研究实际问题出发，对微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器进行设计计算和可行性研究，搭建具有15支传热单元的微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器实验平台，通过实验研究，明确了微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器的性能优化方向。 其次，分析了微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器内部各元件的传热过程，分析各部分热阻及热损失情况，搭建具19支传热单元的微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器实验平台，分析各因素对其热性能及流动特性的影响规律。 第三，考虑到一些场合（如空气干燥领域），需要集热器产出较高温度的热空气，因此，为提高空气集热器出口温度，在微热管阵列-真空管式太阳能空气集热器的研究基础之上，引入了复合抛物面聚光技术，提出一种微热管阵列-CPC式太阳能空气集热器。通过实验研究的方法，对其性能进行了研究。 第四，考虑太阳能集热器建筑一体化的需求，提出一种微热管阵列-平板式太阳能空气集热器，采用平面吸热膜层与微热管阵列全面积相结合的全新形式，增大了集热器的有效热传输面积，空气不直接与吸热板接触换热的设计，实现了太阳能集热与空气流道换热的物理隔离，解决了传统平板集热器空气与吸热表面直接换热时，换热不均匀及强化换热伴随热损失增大的矛盾性问题，有效改善了集热器的整体性能。该微热管阵列-平板式集热器具有整体性好，结构简单，易于实现建筑一体化的特点。通过实验研究、传热进行理论分析、Matlab编程方法和数学建模的方法，对其结构进行了优化研究。优化研究的内容包括:空气层厚度，风道高宽比，空气最佳流速率。 第五，建立了基于微热管阵列的太阳能空气集热器的数学模型，对集热器内部的能量传递与流动特性进行模拟计算，在模型得到实验验证的条件下，对影响微热管阵列太阳能空气集热器的气象参数及运行参数等关键因素进行模拟分析，得出相应结论及优化方法。 最后，用性能评价指标对基于微热管阵列的太阳能空气集热方法（3种微热管阵列集热器形式）进行评价、对比，并对集热器的节能和环保效益进行分析及研究，对该类型空气集热器的推广应用提供经济性参数。