作为常见的可再生清洁能源,太阳能用于村镇采暖响应了国家节能减排和农村地区清洁取暖政策;同时由于村镇地区地域开阔,便于对太阳能的收集利用,因此太阳能作为热源用于村镇建筑采暖具有明显的优势。由于相变材料具有潜热值高、相变过程中温度变化小等特点,将相变技术用于太阳能供暖系统,可以减小蓄热装置的体积,解决太阳能使用中存在的间歇性和不稳定性的问题,有利于推动清洁取暖技术的推广。本文首先提出添加翅片来增强壳管式相变蓄热装置的换热性能,利用ANSYS软件建立了相变蓄热装置的三维模型,研究了不同翅片间距和管间距下装置的熔化效果,并得到了最佳参数。结果表明:翅片间距为40mm、管间距为90mm的相变蓄热装置综合性能最好。根据ANSYS模拟得到的相变蓄热装置结构,选择了合适的相变材料,搭建了相变蓄热性能实验台,开展了相变蓄热装置蓄释热性能实验研究。分析了不同进水温度和流量对装置蓄热性能的影响、不同流量和装置初始温度对释热性能的影响,并用实验数据验证了模拟的准确性。结果表明:进水温度对相变蓄热装置蓄热性能的影响最大,流量对蓄热性能的影响较小,流量和初始温度对释热性能的影响较小;对于装置的相变循环周期性使用,60℃进水温度、0.144m~3/h流量蓄热和0.288m~3/h流量放热的方案最佳,有效释能效率为77%。最后,利用TRNSYS软件对使用该相变蓄热装置的太阳能供暖系统的运行效果进行了分析。选择了天津市的一间农房作为运行案例,对配套的太阳能相变蓄热供暖系统的设备参数和控制策略进行了设计。采用显比热容法建立了相变蓄热装置的数学模型,基于Fortran语言开发了相变模块Type191和Type193,通过实验数据验证了模型的准确性。根据设计参数,搭建了供暖系统的模型,模拟了一周内系统的运行效果,结果表明,室内温度能够保持在14℃～18℃之间,符合农村室内温度的要求。