在我国北方大部分的农村地区,冬季供暖主要依靠燃烧煤、天然气和薪柴。传统的供暖方式,不仅存在舒适度差、安全性差、卫生环境差等弊端,对空气也会造成严重的污染。本文从节能环保的角度出发,设计一种以太阳能为热源,石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料为蓄能介质,并通过铺设碳纤维布来增强导热性的蓄能炕系统,为农村提供一种舒适安全的供暖方式。首先,详细阅读国内外与太阳能技术、相变蓄热技术、火炕技术以及碳纤维布应用相关的文献,确定复合相变材料蓄能炕的运行系统。根据天津地区的气象参数以及供暖设计温度计算实验房间的热负荷。选用35#石蜡和粒径为3～4mm的膨胀珍珠岩制备复合相变材料,搭建实验台,布置测温热电偶,并确定实验的运行方案。其次,确定蓄能炕热工性能的分析方法,在供水温度为35℃、40℃和45℃时,对纯石蜡蓄能炕的热工性能进行分析。结果表明:40℃为纯石蜡蓄能炕的最佳供水温度,此时炕面平均温度为36.19℃,升温速度为2.07℃/h,降温速度为1.60℃/h,炕面温度不均度为1.81℃。通过实验对比分析可知,供水温度为40℃,石蜡与膨胀珍珠岩比例为1:1时,复合相变材料蓄能炕的运行效果最好,此时的炕面平均温度为32.57℃,升温速度为1.08℃/h,降温速度为0.94℃/h,炕面温度不均度为1.66℃。复合相变材料蓄能炕在满足舒适度要求的前提下,不仅可以减少石蜡的用量节约投资成本,而且相变过程中可以降低石蜡泄漏的风险,提高蓄能炕整体的安全性能。再次,通过铺设碳纤维布进一步提高复合相变材料蓄能炕的导热性,在不同供水温度下,碳纤维布分别铺设在炕体的下部、中部、上部时,分析蓄能炕的热工性能。结果表明:碳纤维布可以提高蓄能炕的导热性,并且铺设在炕体下部时效果最好。在供水温度为35℃,石蜡与膨胀珍珠岩比例为1:1时,并且碳纤维布铺设在炕体下部时,由碳纤维布与复合相变材料相耦合的蓄能炕系统达到最优化,确定其为优化后的运行方案。优化后的蓄能炕系统全天炕面平均温度为31.85℃,睡眠层温度为29.79℃。碳纤维布的铺设在不影响相变过程的同时可以起到增强蓄能炕导热性的作用。最后,将优化后的复合相变材料蓄能炕系统与传统火炕的热工性能进行对比分析,结果表明优化后复合相变材料蓄能炕系统的炕面平均温度更高,炕面温度更加均匀,睡眠环境更加安全舒适,供暖方式更加经济环保。