随着社会经济的不断发展，建筑能耗在国家全部能源消耗中所占的比例越来越大，而减少冬季供暖能耗可以有效达到建筑节能的目的。太阳能热泵供暖系统作为一种绿色节能的供暖系统，越来越受到我国的重视。但是由于太阳能具有不稳定性以及能源密度低等缺陷，所以需要研发高效可靠的蓄热装置，以提高太阳能的能源利用率和减少冬季供暖常规能源的消耗。本文设计了一种采用球形蓄热单元并应用于太阳能热泵供暖系统中的相变蓄热装置，并采用数值模拟的方法对相变蓄热装置的热性能进行了研究。首先，计算了太阳辐射强度、供暖热负荷和集热器面积等与太阳能热泵系统相关的参数。其次，选取了添加膨胀石墨的石蜡作为相变材料，并计算了相变材料用量，确定了相变蓄热箱的结构和尺寸。之后，利用Gambit和Fluent软件建立了相变蓄热箱的物理模型和数学模型，并对其进行了数值模拟。最后，对计算结果进行了处理，分析了蓄热球直径和供回水温差对蓄热箱性能的影响，得到了蓄热球内部的温度场和液相率云图，并分析了存在自然对流情况下的传热过程。模拟结果表明：减小蓄热球直径可以提高传热效率，缩短相变时间，提高出口水温最大值，但会减少有效供暖时间；供回水温差的改变，基本不会影响相变材料的熔化、凝固过程，但会影响出口水温的变化；蓄热球内部的相变过程是由外而内逐层进行的，且在自然对流影响下，相变过程不再是对称运动；蓄热箱中相变材料整体的相变方向与热媒流体流动的方向是一致的。本文对太阳能热泵供暖系统中一种采用球形蓄热体的相变蓄热装置进行了数值模拟，为相变蓄热装置在太阳能供暖工程中的应用以及蓄热装置的优化提供了参考依据。