建筑采暖、空调能耗的不断攀升、化石燃料价格上涨以及严重的环境污染问题,使得建筑节能呼声日紧。利用自然能源是实现建筑节能的有效途径。充分利用自然能源是降低对常规能源依赖,实现建筑节能的一个重要途径,而自然能源有能流密度低、间断性和不稳定性的特点,需要结合蓄能手段才能实现连续、稳定供能,研究跨季节自然蓄冰装置对降低建筑能耗具有重要意义。设计了一种圆柱型跨季节自然蓄冰装置,针对装置的保冷问题提出了保冷层经济厚度的计算方法,使用MATLAB软件对哈尔滨、长春、沈阳、北京四个地区的圆柱型跨季节自然蓄冰装置保冷经济厚度进行计算分析。计算分析结果表明,保冷经济厚度随冷价增大而增大,随蓄冰装置直径的增大而增大。在给定装置直径为2m时,同时保存到6月,哈尔滨、长春、沈阳、北京的最佳保冷厚度分别为11cm、10.6cm、11.2cm、11.7cm,冷损失分别为1.089GJ、1.0548GJ、1.1253GJ、1.1675GJ。为不同地区保冷经济厚度提出了一个快速确定的方法。通过对跨季节自然蓄冰装置的合理简化,建立了传热过程的数学模型,对模型方程进行了离散与求解,通过对装置内部及表面的传热方程进行微元积分,得到了相变储能模块内部及表面传热方程的离散方程,对边界微元进行分析,得到了换热流体能量方程的离散方程,并利用MATLAB软件对相变储能模块内部温度场进行计算求解。得到沈阳地区10天、30天、60天、90天的蓄冰半径。为装置优化提供了理论基础。使用FLUENT软件建立了跨季节自然蓄冰装置的制冰与蓄冰模型,给出了模拟的边界条件、合理的网格划分。通过使用MATLAB软件对测试得到的室外气象参数进行数据拟合,使用FLUENT软件中用户自定义(UDF)把拟合得到的气象参数输入到边界条件中,更加准确的得到模拟数据。改变进口尺寸、进口风速、空气流道尺寸得到这三种因素对制冰过程的影响;改变空气流道尺寸得到对蓄冰过程的影响。并结合试验进行进一步对比验证,通过测试跨季节自然蓄冰装置内温度的变化得到实验数据,均方根误差为0.48K。最后对跨季节自然蓄冰装置的结构优化与节能潜力进行分析。使用静态经济回收期的计算方法,得到回收周期为5年时,跨季节自然蓄冰装置的高度为1.21m,考虑到蓄冰与使用过程的损失,可以得到每年1.82×10~6KJ-1.77×10~6KJ的冷量。在环保效益方面,跨季节自然蓄冰装置也有很好的表现。对于火力发电,1KW·h的电,就需要消耗0.4kg标煤,同时产生0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫等污染物。跨季节自然蓄冰装置可以利用自然冷源来制冰,减少用电制冰,从而减少火力发电带来的污染。结合中国建筑热环境分析专用软件中典型年逐时参数(气温极高),给出了跨季节自然蓄冰装置在东北严寒地区的适用性。