太阳能辐射总量尽管很大，但其能流密度低，稳定性差，受时间、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制，以及气候等随机因素的影响。另外，太阳能利用装置效率偏低，成本较高。本文针对太阳能相变蓄热技术和相变蓄热材料做了实验研究，发现利用相变蓄热技术能很好的解决这些问题。
1 相变蓄热的特点
相变、热传导及对流是相变过程中常见的3 种物理现象，相变传热问题又称为Stefan 问题。其中，对流主要发生在液态区域，导热主要发生在固态区域，它们都比单一的热传导和热对流要复杂得多。在相变过程中，固- 液两相的分界面是移动的，在移动中将固- 液区域分开。相变潜热伴随着相变过程的吸收或放出，在加热时吸收能量，在冷凝时放出能量，固- 液相分界面随着时间的变化而变化，逐步移动，一直延续到相变过程的结束。有些移动分界面是非线性的，并且相变的起始及相变潜热的吸收和放出可以决定移动界面的边界条件[14-16]。
2 相变蓄热的原理
相变材料蓄热的过程分为显热蓄热过程、潜热蓄热过程：相变材料在被加热到相变温度之前的过程为显热蓄热的过程，当温度达到相变温度之后，相变材料就开始了潜热蓄热的过程。
2.1相变材料的总蓄热量
式中，Q1 为显热蓄热的热量，kJ;T2–T1 为相变材料加热前后的温差，K;M 为相变材料的质量，kg;C 为相变材料的比热容，kJ/(kg•K)。
式中，Q2 为潜热蓄热的热量，kJ;m 为相变材料中发生相变那一部分的质量，kg;L 为相变潜热，kJ/kg。
2.2相变蓄热过程的数学模型讨论
温度法模型[17] 中的唯一变量就是温度，分别在液相、固相和固- 液相界面之间建立其能量方程。
式中，下角标s、l 分别表示固相、液相;ρ为密度;k 为导热系数;ks/l 为固液界面的导热系数;v 为速度矢量;vΣ 为界面法向速度;S 为源项;Δhm 为相变材料的相变潜热;t 为时间;α 为外部传热系数;T 为相变温度;Tw 为外部参考温度;Tf 为分界面温度;n 为切向坐标;qw 为外部热流密度。
2.3相变蓄热的无因次化
在用数值方法求解相变问题时，方程变换采用无量纲方程进行求解可简化需求解的方程，并更好地分析相变传热的各种影响因素。相变传热常用的无量纲量与普通热传导问题常用的无量纲量相似，其形式如下：
式中，l 是特征长度，在圆柱坐标系中，l 为其特征半径;T0 是参考温度，取边界温度;Tm为材料的相变温度;Fo 为傅里叶数;αs 为热扩散率;Stefan[18] 表示显热在整体中相对于潜热的比例，当Stefan 数很小时，表明显热的变化影响很小，忽略显热求解。
