太阳能热水器凭借价格低廉、制造简单和维护方便等优点被广泛应用于太阳能热利用领域。基于相变材料的蓄热器可以及时将太阳能以潜热的形式储存,并在需要时释放大量热量用于制备生活热水,从而解决太阳能在时间和空间上分布不均的问题,缓解能源供需矛盾,提高能源利用率。相变材料的蓄热、放热效率极大地受蓄热器换热结构的影响,为保证流体与相变材料的高效传热,实现热水的快速供应,本文紧密围绕基于定形复合相变材料的蓄热器开展实验和理论研究,设计了两种不同结构的相变蓄热器,并通过数值仿真优化相变蓄热器的结构参数及相变材料的热物性参数以强化相变材料与流体的传热效果,从而提高相变蓄热器的工作效率。主要研究内容和结论如下:1、自主设计了一种换热面积大、结构紧凑的微通道板式蓄热器,并将高导热的定形复合相变材料三水醋酸钠/膨胀石墨（SAT/EG）填充在微通道换热板间隙,实现流体与材料的高效传热。实验考察了该蓄热器的换热性能,并建立了相关传热模型,揭示了复合相变材料与流体的传热机制。进一步通过数值模拟研究了定形复合相变材料的厚度、相变焓、热导率以及传热流体的流量对蓄热器传热性能的影响。结果表明,相同密度的复合相变材料的相变焓和热导率存在竞争关系,提高相变材料的质量分数虽然有效增加了复合相变材料的蓄热密度,但会降低其热导率,导致材料内部的传热变慢,材料与流体的换热效率下降。当三水醋酸钠的质量分数为80 wt%且复合相变材料厚度为20 mm时,蓄热器的换热效率最高。此外,当进口流量为300 L/h时,蓄热器可在1365 s内制备198 kg生活热水（40℃）,放热效率高达82.8%,证明其可用于快速制备生活热水。2、进一步设计了一种蓄热密度大、结构紧凑的蛇形管式蓄热器,并将电加热膜作为辅助加热元件贴在蓄热器表面。蛇形管的间隙填充定形复合相变材料—八水氢氧化钡/改性膨胀石墨（Ba（OH）2·8H2O/MEG）,形成紧凑的换热结构。一方面,该复合相变材料具有较大的相变焓和热导率,可有效保证流体与蓄热材料的换热效果。另一方面,加热膜提高了蓄热、放热性能,既弥补了太阳辐射弱时蓄热器蓄热速度慢的缺陷,又提高了生活热水的供应量。采用数值模拟的方法优化了蓄热单元模块的厚度、管程数及复合相变材料热物性参数,发现蓄热单元模块厚度为15 mm、管程数为10、Ba（OH）2·8H2O质量分数为85.8 wt%的蓄热器换热性能最佳。此外,相比未贴加热膜时,蓄热器贴有辅助加热膜时的蓄热时间减少2300 s,热水制备量增加近50 kg。进一步将蛇形管式蓄热器和微通道板式蓄热器进行比较,发现两种蓄热器在相同进口流量下的热水制备量和质量功率密度较为接近,但由于蛇形管式蓄热器中相变材料占比更大,因此其体积蓄热密度相比微通道板式蓄热器提升166 MJ/m~3,蛇形管式蓄热器结构更加紧凑,适用于空间较小的场合。此外,因相变材料的相变温度不同,基于中低温蓄热材料—SAT/EG（相变温度为58℃）的微通道板式蓄热器适用于白天太阳辐射较弱的地区,基于中高温相变材料—Ba（OH）2·8H2O/MEG（相变温度为78℃）的蛇形管式蓄热器适用于白天太阳辐射较强的地区。