建筑能耗中空调的耗能占比最大,采用太阳能驱动的制冷系统可以有效缓解建筑能耗问题,达到节能减排的目的。为解决太阳能制冷系统中太阳能供能不稳定性的问题,能量的储存是最有效的方法之一。对于由光伏驱动的太阳能制冷系统而言,大多是采用蓄电池作为蓄能单元来实现制冷系统的稳定运行及持续供能,但存在初始投资高、回收期长、蓄电池回收的环境保护等问题。因此开展以冰蓄冷代替蓄电池蓄电的蓄能模式是解决上述问题的有效方式之一;同时为解决制冰蓄能模式下蒸发器换热效率较低、且过冷冰使用不方便的问题,直接接触式换热制冰蓄能系统的研究同样具有重要意义。本文设计了除水装置来解决制冷剂在换热后携带水分对制冷系统稳定性运行影响的问题,且对带除水装置的直接接触式换热制冰蓄能系统在不同工况的运行条件下进行实验研究及性能分析,以获得高效蓄能的制冷系统特性,为实用化的太阳能与直接接触式换热制冷装置相结合提供一定的理论参考及技术方案支撑。本文的主要研究工作及重要结论如下:(1)构建了一套0.735 kW的直接接触式换热制冰蓄能系统,采用制冷剂与水直接接触换热的方式。研究结果表明,直接接触式换热制冰蓄能系统解决了传统的浸没式铜管蒸发器结冰而引起的换热效率降低、制取的冰过冷度较大而造成的能量浪费问题。(2)针对所构建直接接触式制冷系统中制冷剂携带水分而引起的系统堵塞、停机等问题,利用制冷剂与水凝固点差异较大的特点,采用冷却的方法,提出并设计了除水装置,以达到去除制冷剂与水直接接触换热时携带水分的目的。推导了除水过程中的理论模型,经实验验证表明,直接接触式制冷系统在除水装置下可持续运行,不会出现停机现象,运行效果及稳定性有效提升。(3)基于除水装置下的制冷系统在不同运行工况下进行了实验研究,并分析了系统性能。通过采用体积换热系数对系统的换热均匀程度进行评估,经计算后得出,在不同的运行工况下系统的体积换热系数最高达到了35.67kW/(m~3·℃)。所构建的系统在使用压缩机压缩R-22制冷剂时COP达到了6.16,在20 min内可以制取碎冰4.8 kg;在使用R-134a制冷剂时COP为4.96,在同样的时间内可以制取碎冰2.3 kg。所构建的直接接触式蓄能制冰系统的性能参数COP均超过了现有的商业化制冷系统。所开展的研究为将太阳能与直接接触式换热制冰蓄冷系统相结合提供了较好的参考。