北方住宅采暖污染物排放是造成我国环境问题的重要原因之一。因此,实现供暖用能向清洁能源转变是迫在眉睫的硬任务。随着光电和风电的快速发展,利用风电、光电和弃电直接供暖成为可能。但光电、风电和弃电供应的不稳定性和波动性抑制了它的发展,因此,蓄热供暖就成为实现风、光、弃电供暖的关键。此外,随着国家峰谷分时电价政策向居民用电扩展,利用低谷电供暖也逐渐为人们接受,这也需要借助蓄热实现严格意义上的“削峰填谷”。本文面向小型住宅采暖用户,提出了显热-潜热复合蓄热技术,并进行了一系列相关研究。为确定这一技术的可行性,设计了一种显热-潜热复合蓄热水箱,（蓄热介质为水和Ba（OH）28H2O,用换热盘管二次换热进行热量的储存和释放）并通过数值模拟对其蓄、放热特性进行了系统研究和优化。所开展的主要工作如下:选取北京市某地100 m~2住宅和300 m~2住宅两种模型,利用Dest软件进行逐时采暖能耗模拟,确定供暖负荷。依据热负荷数据,设计了长600 mm,宽600mm,高500 mm的显热-潜热复合蓄热水箱,换热盘管采用双层U型盘管,相变材料封装成圆柱体,潜热蓄热量与显热蓄热量占总蓄热量的比例分别为15%和85%。释热和蓄热工况下,换热盘管位置、直径、形式以及进出口位置对水箱换热性能影响。研究结果表明,换热盘管相关结构参数的改变对水箱释热过程的影响较蓄热过程大;当两层盘管间距60 mm且居中放置时换热效果最佳;相同质量流量下,盘管直径越小对释热/蓄热过程越有利;U型盘管比螺旋盘管更有利于相变材料的凝固,且取热功率大。盘管进出口位置,即上进-下出模型和下进-上出模型在释热过程的后半阶段相关表征参数逐渐显现出一定差异,而在释热过程前半阶段以及蓄热阶段对换热效果的影响很小。翅片强化换热盘管换热及优化研究。选取了十字型翅片、H型翅片以及环形翅片三种类型的翅片进行了详尽数值分析,并与光管进行对比,对翅片形状进行优选。结果表明,十字型翅片对水-水换热器换热强化效果最好。在此基础上,针对最优换热效果的十字型翅片,进行结构参数的优化。为此,研究了翅片高度、宽度、厚度以及间距对换热的影响。结果表明,各种参数在不同程度上对换热效果都有一定影响,最佳参数组合为翅片厚度和翅片宽度为1 mm,翅片高度为9-10 mm,翅片宽度为10 mm。相变材料封装单元的换热性能以及封装材料腐蚀性研究。对相变材料封装直径、放置方式和添加内置翅片进行优化。结果表明,在相变材料封装质量相同的情况下,封装直径越小越有利于相变材料的换热以及相变。相变单元水平放置时更有利于换热。添加内置翅片时,条状翅片效果最佳,且内置翅片的添加对相变材料封装单元换热效果的影响均较小。对不同相变单元封装材料与相变材料间的腐蚀性进行了模拟计算与分析,结果表明,铜和铝合金与相变材料的相容性最好。潜热占比对换热性能影响的研究。通过改变水箱内相变材料的填充量,对比潜热量占比分别为10%、15%、20%和30%时换热性能的变化。结果表明,对释热过程,潜热占比为10%、15%和20%时,释热和相变材料的凝固速率均没有明显变慢,当潜热比例达到30%时,相变材料的凝固速率开始明显减慢。潜热占比的改变对相变材料的融化速度影响较小。对蓄热过程,不同潜热占比的蓄热速率和相变材料的融化速率均没有明显差异。