严寒及寒冷地区室外温度低导致空气源热泵供热性能差、运行不稳定等问题一直限制空气源热泵在北方地区的适用推广。相变蓄能技术可以结合太阳能将热量储存并转移,通过与空气源热泵系统耦合,可以弥补空气源热泵在低温室外环境下出现的运行性能差等问题。本文在实验的基础上建立了低温蓄能型太阳能辅助空气源热泵相变蓄能换热器的数学模型,并完成了模型验证及相变蓄能换热器的结构特性及蓄释热工况运行特性影响因素的数值模拟分析。主要工作内容如下:本文提出并建立翅片管式相变蓄能换热器的数学模型。介绍了基于低温蓄能型太阳能辅助空气源热泵系统中翅片管式相变蓄能换热器的运行模式及换热机理。由于包含翅片的相变材料侧存在非均质导热过程,使数学模型求解更为复杂。为简化翅片管式相变蓄能换热器数学模型求解过程,本文提出相变材料等效导热系数。在此基础上,建立相变材料侧、释热工况和蓄热工况下的制冷剂和乙二醇溶液（载冷剂）数学模型。为了进行模型验证工作,介绍了低温蓄能型太阳能辅助空气源热泵系统实验设计。基于实验结果,对翅片管式相变蓄能换热器数学模型进行网格无关性和时间步长独立性分析。分析结果表明,数学模型具有较好的网格无关性和时间步长独立性。为完成释热模式及蓄热模式的数学模型验证,对比翅片管式相变蓄能换热器内相变材料温度及制冷剂出口压力数据以及各个换热阶段所用时间偏差,并进行误差分析。结果表明,在水的显热释热阶段、潜热释热阶段和冰的显热释热阶段,8个温度测点的实验值与模拟值对比的平均标准偏差分别为0.9℃、0.2℃和0.7℃。水完成显热释热、潜热释热时间的平均标准偏差分别为4.86%和14.23%。制冷剂入口压力偏差大部分在5%以下。在水的潜热蓄热阶段、显热蓄热阶段,8个温度测点的实验值与模拟值对比的平均标准偏差分别为0.3℃和1.0℃。冰完成潜热蓄热时间的平均标准偏差为5.71%。释热模式及蓄热模式数学模型与实验吻合良好,验证了数学模型的正确性与可靠性。基于验证的翅片管式相变蓄能换热器的数学模型,对换热器的翅片结构、管结构和制冷剂以及乙二醇溶液入口参数等进行了数值模拟分析。模拟结果表明:选择合理的换热器结构可以提高换热器的换热效率,影响不同换热阶段所用的时间;制冷剂与乙二醇溶液不同入口温度和流量的变化对换热器换热性能影响不同。综上所述,本文的研究工作为相变蓄能换热器的数值模拟研究提供了新的理论依据,同时也为热泵系统的优化以及在严寒、寒冷地区的适用性推广奠定了理论基础。为我国建筑节能减排工作提供技术支持。