太阳能分布最广，蕴藏量大，作为一种可再生能源具有广阔的发展前景。太阳能热水系统是目前应用最为广泛的太阳能利用技术。高效蓄能是充分利用太阳能的关键。传统太阳能热水系统中以水为蓄热介质，蓄能密度较低，只能通过增大蓄能体积来满足较大的热量需求。利用相变材料的相变潜热蓄能可以提高蓄能密度，增加单位体积蓄能量，提高太阳能热水系统性能。本文对太阳能蓄热水箱中加入相变模块来提高太阳能热水系统释能性能进行了实验研究与数值模拟，分析了相变材料的在蓄热水箱中的含量与放置位置对水箱蓄能/释能性能的影响，从而为相变蓄能水箱的研究和应用设计提供参考。　　本文建立了蓄热水箱性能研究平台，在蓄热水箱中放入相变蓄能模块，实验研究相变蓄能水箱（PCM/水复合蓄能水箱）连续释能过程条件下的释能性能。由于石蜡类有机相变材料化学性质稳定，本文选用RT58石蜡作为研究相变材料。对比分析了普通水箱和相变蓄能水箱在不同流量条件下的释能性能。　　(1)研究了不同相变模块含量对水箱释能性能的影响。实验研究了普通水箱、相变模块数N=10和N=20的相变蓄能水箱在不同流量条件下的释能性能。在5L/min时，普通水箱相比相变水箱内部表现出较好的温度分层，并且相变模块数目越多，释能过程中水箱内部温度分层越差，主要由于在水箱上部加入相变模块后，水箱内自由流动区域缩小，进口水流对水箱内部的扰动作用增大;相变模块占据了水箱的部分体积，相变模块蓄积的热量不能像水一样直接释放出来，导致相交蓄热水箱的释放的热量及热水(Tout≥45℃)量比普通水箱较少;随着释能流量的增大，相变蓄能水箱的释能性能和普通水箱差距愈加明显;当流量为10L/min时，相变模块数为N=10和N=20的相变蓄能水箱的有效释能效率比普通水箱的释能性能低10.9％和17.0％。释能过程结束之后，相变材料对冷水具有一定的加热作用。释能过程结束1小时内，相变模块数N=20的蓄热水箱顶部约17L水温度上升13.6℃。对于用户再次使用热水，相变模块的再热作用可以减少辅助加热能耗。　　(2)研究了相变蓄能模块在水箱内不同位置时对蓄热水箱释能性能的影响。相变模块在水箱中的位置分为下部、中部和上部，距水箱底部分别为20cm、45cm和70cm。实验结果表明相变模块在下部位置时，释能过程中水箱内部表现出较好的温度分层效果;相变模块在下部位置时，能够抑制进口水流造成的扰动，减少冷热水混合，从而使得水箱产生的可利用的热水较多。随着流量的增大，相变模块位置对水箱释能性能产生的影响增大。当流量为5L/min时，上部、中部和下部相变模块位置的相变蓄热水箱的释能效率分别为81.9％、82.2％和82.9％;当流量增大为15L/min时，上部、中部和下部相变模块位置的相变蓄热水箱的释能效率分别为59.3％、63.7％和70.9％。再热过程中相变模块的位置越低，相变模块加热的冷水量越多，但温升降低。利用FLUENT模拟软件建立了三维数值模拟模型并进行求解计算，数值模拟结果与实验结果相互吻合，可以采用数值模型做进一步计算分析。　　(3)提出利用孔板来提高相变蓄热水箱的释能性能，采用孔板支架的相变蓄能水箱比普通支架相变蓄能水箱在15L/min时有效释能效率提高3.2％，出热水率提高6.3％;并实验研究了孔板位置对普通水箱释能性能的影响，建议孔板放置在距离水箱底部10cm以内。采用数值模拟相变蓄能水箱进行了优化分析，相变材料的导热系数和相变蓄能模块的尺寸结构对相变材料放热性能具有重要影响;提高相变材料的导热系数和减小相变模块的半径可以提高相变模块与冷水的换热作用，从而提升相变蓄能水箱的释能性能。