太阳能间歇和不稳定的特性决定了以太阳能为主要热源的热泵系统需要采用高效可靠的蓄热技术。相变蓄热技术利用材料相变潜热来实现能量的蓄存和利用,是缓解能量供求双方不匹配的有效方式。本文采用物理吸附法制备六水氯化钙/膨胀石墨复合相变材料,具有冷热循环稳定、蓄放热时间短、储热密度大等优点,解决了六水氯化钙在应用中存在严重过冷和导热系数较低的缺陷。以六水氯化钙/膨胀石墨复合相变材料作为储热材料,平板热管作为热运输部件,设计并搭建了一套新型太阳能相变蓄热装置。研究了蓄热器的蓄放热性能和相变蓄热器内部温度分布。最后以太阳能相变蓄热器作为热泵系统的蒸发器,搭建相变蓄热型太阳能热泵热水器实验样机及测试平台。热泵系统根据不同气候条件有空气源热泵、太阳能蓄热热源热泵和复合热源热泵三种运行模式,对三种模式下系统制热性能进行优化控制研究。结果表明:复合相变材料的相变潜热为151.6J/g,导热系数提升至3.328 W/(m·K),过冷度保持在2°C以内,相变材料的导热系数及过冷度得到显著改善;太阳能相变蓄热器可高效稳定实现蓄放热功能,蓄放热效率分别为65%/92%;在平均太阳照度为577W/m2,环境温度为15°C条件下,蓄热热泵运行模式对比空气源热泵模式,COP从2.65提高到3.23,制热性能提高了21.9%。