随着全球性能源短缺及环境污染问题的加剧,大力开发太阳能资源已然成为目前能源利用方向的重点。中国太阳能资源丰富,太阳能集热器的市场应用十分广泛,同时微通换热器以其良好的换热性能受到许多国内外学者的关注。微通道换热技术与太阳能集热技术相结合,可以同时发挥两种技术的优势,增加了节能减排效果。因此,本文针对一台微通道太阳能热水器进行了热力性能研究,主要工作如下:设计并搭建了微通道太阳能热水器实验平台,它主要由微通道太阳能集热器、循环水泵、涡旋流量计及蓄热水箱四大部件构成。详细介绍了各个部件的结构参数以及总辐射表、风速仪、温度传感器和压力传感器等硬件设备的参数。对系统不确定度进行了分析,得到性能系数COP及集热效率η的误差均在允许范围之内。基于大量实验数据,分析比较了微通道集热热水器、R290微通道直膨式太阳能热泵热水器与R134a裸板直膨式太阳能热泵热水器三个系统实验过程中性能系数COP与集热效率η的变化情况,三个系统集热器集热面积相同。进一步分析了微通道太阳能热水器在不同流量及添加保温层情况下的系统性能,结果显示:晴朗工况下,微通道太阳能热水器系统平均COP为10.82,相比R290热泵系统提升了 95%,相比R134a热泵系统提升了 64%;微通道集热热水系统的集热效率为0.71,相比R290热泵系统降低了 50%,相比R134a热泵系统降低了 53%;多云工况下,微通道太阳能热水器与R290热泵系统及R134a热泵系统相比,制热能力明显下降;微通道太阳能热水器循环水流量从0.12m3·h-1上升到0.18m3·h-1过程中,系统COP与集热效率有略微下降;微通道集热热水器在集热板背面添加保温层后,制热能力明显提高。在将水温加热到相同温度51℃的实验过程,系统平均COP为17.92,增加了 83%,平均集热效率为1.16,增加了 84%。建立了微通道太阳能集热器数学模型,并验证了模型的准确性,结果显示实验值与模拟值之间的相对误差大多在10%允许范围以内,证明了该集热器模准确性较高。对太阳辐射强度、环境温度、风速及过热度对集热器集热效率的影响进行了模拟分析,结果显示集热效率随着太阳辐射强度及风速的增加而减小,随着环境温度及过热度的增加而增大。基于多元线性回归算法,建立了微通道太阳能热泵集热效率预测模型,并对模型进行了F检验和T检验。结果表明:影响微通道太阳能热泵集热效率的环境参数和运行参数中,影响程度从大到小分别为:太阳辐射强度、环境温度、风速、压缩机功耗、初始水温及质量流量。集热效率预测模型预测效果较好,在全年工况下,集热效率预测值和实测值之间的平均相对误差为6.3%,最大相对误差为17.4%,验证了模型的准确性。