目前国内燃气热水器造成使用人员CO中毒的案例屡见报端,虽然强排式热水器使用风机可将烟气直接排出室外,减少CO中毒风险,但所取空气来自室内,对室内空气品质有一定影响。强制平衡式热水器由于给排气管的设置,使得热水器运行与室内空气完全隔绝,确保了室内空气的新鲜清洁,并且从功能上完全解决了CO中毒的问题,是更为安全的一款热水器。因此对强制平衡式热水器进行研究具有一定意义。本文针对市售JSG20-10JP1型强制平衡式热水器的内部燃烧结构、给排气管结构、传热过程及烟气、空气流动形态进行理论分析;建立实验平台对样机进行热工性能测试,重点分析了强制平衡式热水器热效率、热负荷、过剩空气系数、烟气温度、空气温度之间的相互关系;利用CFD对给排气管进行数值模拟,研究其在不同伸出长度、不同外界风速、不同风向下的扩散情况,并验证其模拟可靠性。研究目的在于探究强制平衡式热水器热工性能差异性及给排气管烟气卷吸情况,对热水器提出优化意见,为强制平衡式热水器的生产及安装提供相关参考借鉴。主要结论如下:(1)强制平衡式热水器内部燃烧结构与强排式基本相同,但供风方式有差异。内部燃烧结构及给排气管传热以对流传热为主,烟气排出形态为有中心轴线弯曲的射流形态,空气吸入则很快发展成湍流。(2)强制平衡式热水器整体热效率较高,已达到二级能效标准,但风机调节范围小,控制系统反应不够迅速。综合热工性能测试得出样机热效率较优工况点为:水流量为10kg/min,热负荷为15kW,排烟温度为95℃。(3)强制平衡式热水器热效率不完全随烟气温度升高而降低,部分点出现反升,且整机排烟温度较低,给排气管中空气温度随烟气温度的升高而升高,但烟气对空气的传热效果不佳。(4)模拟结果显示空气吸入口处CO浓度随给排气管伸出长度值增加而先降低再升高,在伸出墙壁30cm时浓度最低,墙壁处CO浓度随伸出长度值增加而降低;无风速影响下,空气吸入口处也存在少量CO分布,该处CO浓度随正面风速增大而增大,5m/s~10m/s时增速最快,空气吸入口上侧较下侧先出现CO分布;空气吸入口处CO浓度随非正面风速增大而减小,且风速较低时墙壁处会分布大范围CO;空气吸入口处CO浓度随外界风向与烟管夹角增大而减小,外界风向与烟管夹角在30°时,墙壁和空气吸入口处均有较高浓度CO分布。综合以上可得出给排烟管的最佳安装位置为伸出墙壁30cm,且给排气管在排烟过程中易受外界风干扰造成空气吸入口处卷吸CO影响燃烧。