不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)對(duì)熱泵熱水器釋能過程性能實(shí)驗(yàn)研究

秦露雯 杜明浩 沈立第 李舒宏

(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院 南京 210096)

空氣源熱泵熱水器因其節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定高效的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)熱水器市場(chǎng)占據(jù)重要份額[1-3]，如何持續(xù)輸出高品質(zhì)熱水和提升系統(tǒng)性能成為亟待解決的問題。蓄熱水箱作為熱泵熱水器系統(tǒng)中的核心部件[4]，水箱內(nèi)的熱分層不僅直接影響輸出熱水的品質(zhì)，更對(duì)熱泵系統(tǒng)冷凝側(cè)性能影響顯著。

水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)能夠顯著影響水箱熱分層，可以優(yōu)化進(jìn)口結(jié)構(gòu)以改善水箱內(nèi)的熱分層現(xiàn)象[5]。水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式主要包括：1)設(shè)計(jì)新型水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)。A.A.Hegazy等[6]設(shè)計(jì)了楔形、穿孔型和開槽型進(jìn)口，性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水箱進(jìn)口形狀能夠顯著影響熱水器性能，采用穿孔型進(jìn)口的熱水器熱分層最佳，采用開槽型進(jìn)口的熱水器性能略優(yōu)于采用楔形進(jìn)口的熱水器。Li Shuhong等[7]實(shí)驗(yàn)對(duì)比了楔形、開槽型和噴頭型進(jìn)口對(duì)水箱釋能性能的影響，結(jié)果表明，開槽型進(jìn)口能夠有效減少進(jìn)口處的冷熱水摻混，大幅改善釋能時(shí)水箱中的熱分層現(xiàn)象，提升水箱釋能效率。2)改變進(jìn)口位置和進(jìn)口直徑。S. Levers等[8]建立了三維模型研究水箱進(jìn)出口位置和流量對(duì)水箱性能的影響，結(jié)果表明，水箱進(jìn)、出口的最佳位置是水箱底部和頂部，進(jìn)口流速越大，對(duì)水箱內(nèi)熱分層的沖擊越劇烈，當(dāng)進(jìn)口流速過高時(shí)，單純的進(jìn)口位置變化已不足以改善熱分層，應(yīng)在進(jìn)口處加裝擋板等導(dǎo)流設(shè)施。3)在進(jìn)口處加裝擋板。L. J. Shah等[9]針對(duì)圓柱形太陽(yáng)能儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)了直接型、半球形擋板進(jìn)口和大扁平擋板進(jìn)口，通過模擬和實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，帶擋板的水箱進(jìn)口相比于直接型進(jìn)口能夠有效減少水箱下部的冷熱水摻混，顯著改善水箱內(nèi)的熱分層，且采用大平面擋板進(jìn)口的水箱熱分層程度更高。隨著水箱進(jìn)口流速的增大，帶擋板的水箱進(jìn)口對(duì)水箱熱分層的改善越顯著。A.Zachar等[10]研究了擋板直徑和高度對(duì)水箱熱分層的影響，結(jié)果表明，當(dāng)擋板直徑大于水箱直徑的95%、平板與水箱入口距離不超過水箱高度的3%時(shí)，熱分層程度顯著提高。

水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)對(duì)熱泵系統(tǒng)性能影響顯著。Li Wenzhe等[11]建立了水箱與熱泵系統(tǒng)模型，得知水箱熱分層變化對(duì)熱泵系統(tǒng)COP(coefficient of performance)影響顯著。I. Sifnaios等[12]利用CFD模擬與水箱連接的循環(huán)式熱泵系統(tǒng)，研究了水箱熱分層對(duì)熱泵系統(tǒng)COP的影響，結(jié)果表明，水箱熱分層與熱泵系統(tǒng)COP有直接關(guān)系，熱分層程度越高，系統(tǒng)COP越高，在水箱進(jìn)出口處加裝擋板能夠顯著提高大流量加熱時(shí)的系統(tǒng)COP。

為提升空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)性能，本文設(shè)計(jì)了一種弧形擋板型水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)，以熱水輸出率和系統(tǒng)COP為評(píng)價(jià)指標(biāo)，搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)與直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)熱泵熱水器的性能進(jìn)行對(duì)比，以實(shí)現(xiàn)熱水輸出率和系統(tǒng)COP雙高效的運(yùn)行效果。

1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建

1.1 水箱結(jié)構(gòu)

對(duì)某品牌空氣源熱泵熱水器進(jìn)口結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，搭建了可以更換不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。將熱泵熱水器水箱頂部加工成可拆卸的方式，方便更換進(jìn)水口。設(shè)計(jì)并加工出直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。水箱進(jìn)口結(jié)構(gòu)如圖1所示，水箱結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

圖1 進(jìn)口結(jié)構(gòu)(單位：mm)Fig. 1 Inlet structure (unit: mm)

表1 水箱結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab. 1 Structural parameters of water tank

1.2 熱泵熱水器系統(tǒng)

空氣源熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示，電腦連接數(shù)據(jù)采集儀，將水箱內(nèi)12個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電腦表格中。通過開啟或關(guān)閉進(jìn)口處和出口處的閥門控制水箱運(yùn)行模式，具體運(yùn)行模式如下：

1)實(shí)驗(yàn)開始前保持水箱內(nèi)水處于排干狀態(tài)，同時(shí)打開進(jìn)口和出口處閥門，將來自市政自來水管道的水充滿水箱，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)口和出口處閥門；

2)打開電腦及數(shù)據(jù)采集儀，開啟熱泵熱水器機(jī)組進(jìn)行蓄能過程實(shí)驗(yàn)，測(cè)量并采集水箱內(nèi)12個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

3)當(dāng)12個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度平均值達(dá)到55 ℃時(shí)，同時(shí)開啟進(jìn)口和出口處閥門進(jìn)行釋能過程實(shí)驗(yàn)，通過流量表顯示數(shù)據(jù)控制進(jìn)口處流量，并采集水箱內(nèi)12個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)，直至釋能過程結(jié)束。

圖2 空氣源熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig. 2 Air-source heat pump water heater experiment system

2 釋能過程水箱分層特性

在進(jìn)行熱泵熱水器釋能過程實(shí)驗(yàn)前，先啟動(dòng)熱泵熱水器蓄能模式，將水箱內(nèi)溫度為(23.2±0.2)℃的市政自來水加熱至(55±0.5)℃，以保證采用不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱泵熱水器在不同工況下釋能實(shí)驗(yàn)的起始水溫相同。進(jìn)口結(jié)構(gòu)位于水箱底部，對(duì)熱泵熱水器蓄能過程性能影響有限，釋能初始時(shí)刻水箱內(nèi)熱分層基本相同?？刂七M(jìn)口水溫在(23.2±0.2)℃，控制進(jìn)口流量分別為5、7.5、10 L/min,對(duì)采用直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱泵熱水器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3種實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)口流量不同，為了便于統(tǒng)一分析，研究整個(gè)水箱置換一次過程中水箱各層水體溫度的分布情況以及出水溫度特性，因此定義無量綱釋能時(shí)間如下：

tuse=Vst/vuse

(1)

τuse=t/tuse

(2)

式中：Vst為水箱體積，m3；vuse為釋能過程進(jìn)口流量，m3/s；t為釋能時(shí)間，s；tuse為置換一箱水的釋能總時(shí)間，s；τuse為無量綱釋能時(shí)間。

2.1 5 L/min進(jìn)口流量下溫度分布

當(dāng)進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)，釋放一整箱水所需釋能時(shí)間為1 800 s。在水箱釋能過程中，由于進(jìn)口處冷水的流入，水箱不同高度處的水溫會(huì)不斷下降。進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)水箱不同高度處的溫度分布如圖3所示。

圖3 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下水溫分布(流量：5 L/min)Fig. 3 Water temperature distribution under different inlet structures (flow rate: 5 L/min)

由圖3可知，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱分層現(xiàn)象優(yōu)于直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)釋能時(shí)間為1 500 s時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫為53.34 ℃，而直接型進(jìn)口和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫分別為41.87 ℃和38.02 ℃?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫比直接型進(jìn)口提高27.4%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口提高40.3%。同時(shí)，在整個(gè)釋能過程中，弧形擋板型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫始終高于直接型進(jìn)口和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口。結(jié)果表明，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱分層最好，在熱泵熱水器釋能過程中可持續(xù)輸出高品質(zhì)的熱水。

2.2 7.5 L/min進(jìn)口流量下溫度分布

當(dāng)進(jìn)口流量為7.5 L/min時(shí)，釋放一整箱水所需釋能時(shí)間為1 200 s。進(jìn)口流量為7.5 L/min時(shí)水箱不同高度處的溫度分布如圖4所示。

圖4 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下水溫分布(流量：7.5 L/min)Fig. 4 Water temperature distribution under different inlet structures (flow rate: 7.5 L/min)

由圖4可知，當(dāng)進(jìn)口流量為7.5 L/min時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱分層現(xiàn)象依然優(yōu)于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)釋能時(shí)間為960 s時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫為53.98 ℃，而直接型進(jìn)口和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫分別為40.24 ℃和33.29 ℃?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫比直接型進(jìn)口提高13.73%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口提高20.69%。

直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)沿水箱高度方向水溫基本相同，幾乎不存在熱分層；側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)存在一定的熱分層，水溫相差較??；弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)頂部和底部水溫相差最大，水箱熱分層最好。

2.3 10 L/min進(jìn)口流量下溫度分布

當(dāng)進(jìn)口流量為10 L/min時(shí)，釋放一整箱水所需釋能時(shí)間為900 s。進(jìn)口流量為10 L/min時(shí)水箱不同高度處的溫度分布如圖5所示。

圖5 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下水溫分布(流量：10 L/min)Fig. 5 Water temperature distribution under different inlet structures (flow rate: 10 L/min)

由圖5可知，當(dāng)進(jìn)口流量為10 L/min時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱分層現(xiàn)象依然優(yōu)于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)釋能時(shí)間為600 s時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫為54.43 ℃，而直接型進(jìn)口和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫分別為41.18 ℃和34.86 ℃?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口對(duì)應(yīng)的水箱頂層水溫比直接型進(jìn)口提高32.17%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口提高56.14%。

圖6 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下出口水溫分布Fig. 6 Water temperature distribution of outlet under different inlet structures

圖6所示為3種進(jìn)口結(jié)構(gòu)在不同進(jìn)口流量下水箱出口水溫隨無量綱釋能時(shí)間的變化。由圖6可知，在不同的進(jìn)口流量下，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間明顯晚于直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)，直接型進(jìn)口、側(cè)進(jìn)型進(jìn)口和弧形擋板型進(jìn)口出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間分別為0.40、0.57和0.83?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)晚51.81%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)晚31.32%。隨著進(jìn)口流量的增加，不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間明顯減小，當(dāng)進(jìn)口流量由5 L/min增至10 L/min時(shí)，直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間由0.40降至0.03。側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的出口水溫也存在一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，隨著進(jìn)口流量的增加，側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間分別由0.57降至0.37，由0.83降至0.70。

綜上所述，隨著進(jìn)口流量的增加，出口水溫下降的時(shí)間相應(yīng)提前。弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)能有效減小進(jìn)口流量的增加對(duì)出口水溫的影響，使熱泵熱水器出口水溫始終保持在較高溫度，長(zhǎng)時(shí)間輸出高品質(zhì)熱水。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 熱水輸出率與COP定義

1)熱水輸出率

熱水輸出率是衡量水箱釋放熱水性能的重要指標(biāo)，能夠體現(xiàn)水箱輸出熱水的溫度品質(zhì)和體積容量效率[13]。從開始放水15 s后記錄進(jìn)水和出水溫度，在放水期間每間隔5 s記錄一次，連續(xù)放水至出口溫度低于設(shè)定出水溫度10 ℃為止，此時(shí)停止放水，計(jì)算平均放水溫度和放出水的質(zhì)量。熱水輸出率計(jì)算式如下[14]：

(3)

式中：μ為熱水輸出率；mP為放出水的質(zhì)量，kg；TP為平均放水溫度，℃；T1為進(jìn)水溫度，℃；ρ為在平均放水溫度下水的密度，kg/m3；CR為水箱的額定容量，L。

2)水箱得熱量

水箱得熱量Qw(W)包括水箱內(nèi)熱量變化和水箱進(jìn)出口熱量差值兩部分，計(jì)算式如下：

Qw=cp,w[mw(Tw,i+1-Tw,i)+mo(To,i+1-Ti,i)]

(4)

式中：mw、mo分別為水箱內(nèi)水的總質(zhì)量和出口水的質(zhì)量，kg；cp,w為水的比熱容，J/(kg·K)；Tw為水溫，℃；Ti、To分別為水箱進(jìn)、出口水溫，℃；下標(biāo)i、i+1分別表示當(dāng)前時(shí)刻和下一時(shí)刻。

3)系統(tǒng)性能系數(shù)

根據(jù)定義，熱泵系統(tǒng)性能系數(shù)COP可由水箱得熱量Qw(W)和壓縮機(jī)功耗Wco(W)直接計(jì)算獲得[15]：

COP=Qw/Wco

(5)

一段時(shí)間內(nèi)的平均性能系數(shù)COPave：

(6)

3.2 不同流量下熱水輸出率對(duì)比

圖7所示為直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)在5、7.5、10 L/min進(jìn)口流量下的熱水輸出率。由圖7可知，隨著進(jìn)口流量的增加，熱水輸出率顯著下降，這是因?yàn)檫M(jìn)口流量的增加會(huì)導(dǎo)致水箱內(nèi)熱分層惡化，進(jìn)而導(dǎo)致出口水溫下降更快。

圖7 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下熱水輸出率Fig. 7 Hot water output rate under different inlet structures

在給定的3種進(jìn)口流量下，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱水輸出率均顯著高于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱水輸出率分別為46.40%、51.26%和70.93%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升52.87%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升38.37%。當(dāng)進(jìn)口流量為10 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱水輸出率分別為29.15%、32.38%和57.31%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升96.60%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升76.99%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑦M(jìn)口冷水控制在水箱底部，在擋板上部與水箱兩側(cè)壁面的漸擴(kuò)區(qū)域形成穩(wěn)定活塞流，水箱中上部熱分層幾乎不受進(jìn)口冷水影響，能夠持續(xù)輸出高品質(zhì)熱水。

進(jìn)口流量由5 L/min增至10 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱水輸出率降幅分別為37.18%、36.83%和19.20%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)能夠有效避免由于進(jìn)口流量增加導(dǎo)致的冷熱水混合加劇，使水箱內(nèi)熱分層保持在較好水平，在不同進(jìn)口流量下始終能長(zhǎng)時(shí)間輸出高品質(zhì)熱水，明顯優(yōu)于另外兩種進(jìn)口結(jié)構(gòu)。

3.3 不同流量下系統(tǒng)COP對(duì)比

圖8所示為直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)在5、7.5、10 L/min進(jìn)口流量下釋能30 min內(nèi)的系統(tǒng)COP。由圖8可知，隨著進(jìn)口流量的增加，系統(tǒng)COP有所下降，這是因?yàn)檫M(jìn)口流量的增加導(dǎo)致水箱內(nèi)熱分層惡化，從而導(dǎo)致冷凝盤管對(duì)應(yīng)的水溫上升，冷凝溫度上升，系統(tǒng)COP下降。

圖8 不同進(jìn)口結(jié)構(gòu)下系統(tǒng)COPFig. 8 COP of the system under different inlet structures

在給定的3種進(jìn)口流量下，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)COP均高于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)COP分別為4.48、4.65和4.80?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升7.14%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升3.22%。當(dāng)進(jìn)口流量為10 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)COP分別為4.40、4.52和4.77。弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升8.40%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)提升5.53%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑦M(jìn)口冷水控制在水箱底部，大幅減小冷熱水摻混范圍，降低摻混后的水溫，降低冷凝溫度。同時(shí)，弧形擋板能夠?qū)⑦M(jìn)口冷水導(dǎo)流至水箱兩側(cè)換熱壁面，提高冷凝盤管與水箱內(nèi)冷水的傳熱系數(shù)，從而提高系統(tǒng)COP。

進(jìn)口流量由5 L/min增至10 L/min時(shí)，直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)COP降幅分別為1.79%、2.80%和0.63%?；⌒螕醢逍瓦M(jìn)口結(jié)構(gòu)能夠有效避免進(jìn)口流量的增加導(dǎo)致的對(duì)水箱內(nèi)熱分層現(xiàn)象的惡化，使水箱熱分層穩(wěn)定保持在較高水平，系統(tǒng)COP始終優(yōu)于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并定做了弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)，搭建了空氣源熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以熱水輸出率和系統(tǒng)COP為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比了采用直接型、側(cè)進(jìn)型和弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的空氣源熱泵熱水器釋能過程運(yùn)行性能，得到如下結(jié)論：

1)弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)可顯著改善沿水箱高度的熱分層現(xiàn)象，將進(jìn)口出冷水控制在水箱下部。側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的熱分層優(yōu)于直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。

2)弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間最晚，當(dāng)進(jìn)口流量為5 L/min時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)出口水溫拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無量綱釋能時(shí)間比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)晚82.5%，比側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)晚32.07%。

3)在給定的3種進(jìn)口流量工況下，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)熱水輸出率和系統(tǒng)COP均優(yōu)于直接型和側(cè)進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)口流量在5～10 L/min之間變化時(shí)，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)比直接型進(jìn)口結(jié)構(gòu)熱水輸出率提升了52.87%～96.60%，系統(tǒng)COP提升7.14%～7.40%。相比于其他兩種結(jié)構(gòu)，弧形擋板型進(jìn)口結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了熱水輸出率和系統(tǒng)COP雙高效的運(yùn)行效果。

本文受空調(diào)設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(ACSKL2019KT10)資助。(The project was supported by the State Key Laboratory of Air-conditioning Equipment and System Energy Conservation (No. ACSKL2019KT10) .)