住宅和商業(yè)建筑的空調(diào)系統(tǒng)對電能的需求非常高，這促使科研人員更加關(guān)注可再生能源在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。當(dāng)能源需求和供應(yīng)不一致時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)對平衡供需是有必要的。已有的研究表明，潛熱能存儲(chǔ)（LTES）技術(shù)會(huì)在夜間節(jié)省制冷能耗并存儲(chǔ)冷負(fù)荷用于白天冷卻是一種有用的方法。近年來，化石能源資源的局限性和他們對環(huán)境造成的污染使人們越來越重視對可再生能源的利用。潛熱能儲(chǔ)存器（LTES）可用于能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，比如空調(diào)或熱泵，并能克服這些系統(tǒng)所需能量的供應(yīng)波動(dòng)。作為LTES系統(tǒng)使用的相變材料（PCM），該材料具有近乎恒定溫度下的熱充/放熱以及高能量存儲(chǔ)密度等優(yōu)點(diǎn)，這吸引了很多研究人員的關(guān)注。

自由冷卻系統(tǒng)可以在夜間存儲(chǔ)冷量并在白天釋放冷量以減少空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢主要是減少室溫波動(dòng)幅度。如圖顯示了與LTES集成的自然冷卻空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。相變材料（PCM）通過室外空氣的低溫固化散熱，并在白天融化過程中吸熱以達(dá)到冷卻目的。

本文的研究引入了一種簡化的新半解析解決方案，以研究由多個(gè)平行相變材料PCM板組成的LTES系統(tǒng)的熱交換性能。在改進(jìn)焓計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用二維數(shù)值模型的計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了所提出的方法，并獲得了滿意的結(jié)果。該方法是將相似度法與節(jié)能規(guī)律相結(jié)合而開發(fā)的。它可以計(jì)算傳熱流體（HTF）溫度分布，固液界面（SLI）位置和相變材料（PCM）溫度分布的方程式。使用這些方程式，可在工程方程求解器（EES）軟件中對帶有相變材料（PCM）板LTES的自然冷卻空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行建模。使用此方法有助于同時(shí)求解方程式，從而可以使用幾種類型的相變材料（PCM）在系統(tǒng)出口處針對某些特定條件實(shí)現(xiàn)最佳換熱性能。本文比較了三種具有相同熔點(diǎn)溫度的相變材料（RT27，S27和PureTemp27）的整體系統(tǒng)的熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)性能。

本文的計(jì)算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）本文的計(jì)算方法優(yōu)于通常的數(shù)值求解算法，本文所采納的方法優(yōu)點(diǎn)是：簡單，準(zhǔn)確性好，更快的處理速度以及時(shí)間和大小步長的獨(dú)立性。

（2）本文的數(shù)值方法求解的傳熱流通（HTF）溫度，PCM溫度，界面位置和整個(gè)熔化時(shí)間幾乎相同。

（3）LTES空氣溫度差的增加可以提高性能系數(shù)COP和能源效率，同時(shí)也使系統(tǒng)單位成本增加。

（4）在特定的出風(fēng)口溫度條件下，可降低系統(tǒng)的單位成本。

（5）使用S27作為相變材料PCM，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總投資成本和LTES尺寸最優(yōu)化。

（6）使用PureTemp 27作為相變材料PCM，可獲得最高的能源效率和性能系數(shù)COP，以及最低的總產(chǎn)品單價(jià)。

整合潛熱能存儲(chǔ)（LTES）技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)示意圖